Naukowcy badając odległą gromadę galaktyk odkryli największą eksplozję we Wszechświecie od czasów Wielkiego Wybuchu. Kiedy uczeni pierwszy raz natrafili na ślady eksplozji kilka lat temu, uznali, że musieli źle zinterpretować dane. Eksplozja była tak duża, że zrobiła wyrwę w plazmie w gromadzie galaktyk, w której zmieściłoby się 15 Dróg Mlecznych.
Zarejestrowane przez badaczy pozostałości po eksplozji pochodziły z supermasywnej czarnej dziury znajdującej się w gromadzie galaktyk Wężownika, odległej o 390 milionów lat świetlnych od nas. Ślady wybuchu uczeni dostrzegli za pomocą jednych z najpotężniejszych teleskopów na świecie - Obserwatorium Rentgenowskiego Chandra, XAM-Newton, Murchison Widefield Array oraz Giant Metrewave Radio Telescope.
Gromady galaktyk to największe struktury we Wszechświecie utrzymywane razem przez grawitację. Składają się z tysięcy pojedynczych galaktyk, ciemnej materii i gorącego gazu i pyłu. W centrum gromady Wężownika znajduje się duża galaktyka zawierająca supermasywną czarną dziurę. Badacze uważają, że to właśnie ona była źródłem gigantycznej eksplozji.
- Widzieliśmy już eksplozje w centrach galaktyk, ale ta jest naprawdę potężna – powiedziała Melanie Johnston-Hollitt z International Center for Radio Astronomy Research, współautorka artykułu opublikowanego w „The Astrophysical Journal” oraz bazie pre-printów arXiv. - Nie mamy pojęcia, dlaczego ta eksplozja była tak potężna, ale wszystko działo się bardzo powoli, jakby w zwolnionym tempie, rozciągając się na setki milionów lat – dodała.
Eksplozja uwolniła pięć razy więcej energii niż wcześniejsza rekordzistka. Była tak potężna, że wyrwała dziurę w gorącej plazmie otaczającej supermasywną czarną dziurę. Dr Simona Giacintucci, główna autorka badań z Naval Research Laboratory w Stanach Zjednoczonych, porównała wybuch do erupcji wulkanu St. Helens w 1980 roku, który zerwał szczyt z góry. - Różnica polega na tym, że w „kraterze” powstałym po eksplozji zmieściłoby się 15 Dróg Mlecznych – powiedziała.
Wyrwę w w plazmie zaobserwowano w 2016 roku za pomocą teleskopów rentgenowskich. Uczeni początkowo odrzucili koncepcję, że mogła ona powstać na skutek eksplozji, bo była za duża. - Byliśmy sceptyczni ze względu na rozmiar wybuchu. Ale tak naprawdę jest. Wszechświat to dziwne miejsce – powiedziała Johnston-Hollitt. Naukowcy zdali sobie sprawę z tego, co odkryli, dopiero gdy spojrzeli na gromadę galaktyk za pomocą radioteleskopów.
Chociaż czarne dziury słyną raczej z przyciągania materii, to często wyrzucają ogromne ilości materiału i energii. - Wiemy, że te eksplozje są wynikiem spadania materiału do czarnej dziury z dysku akrecyjnego – wyjaśniła Johnston-Hollitt. Dodała jednak, że astronomowie wciąż nie rozumieją, dlaczego ten proces tylko czasami powoduje eksplozje i dlaczego niektóre są o wiele większe niż inne. Równie zagadkowe jest to, dlaczego ta konkretna czarna dziura, która nie jest szczególnie duża ani nie wydaje się niezwykła pod innymi względami, była źródłem tak potężnego wybuchu.
Eksplozja pozostawiła po sobie promieniowanie synchrotronowe generowane przez naładowane cząstki (głównie elektrony) poruszające się z prędkościami bliskimi prędkości światła w polu magnetycznym. Początkowo wytwarzają one szerokie spektrum fal radiowych, ale z biegiem czasu emisje słabną.
Do niedawna radioastronomia koncentrowała się na częstotliwościach zbyt wysokich, aby wykryć takie zdarzenie, chyba że miało miejsce niedawno. - To trochę jak archeologia. Dostaliśmy narzędzia do głębszego kopania za pomocą radioteleskopów o niskiej częstotliwości i być może uda nam się znaleźć więcej takich wybuchów – podkreśliła Johnston-Hollitt.
Kluczowe znaczenie w tych badaniach odegrał teleskop Murchison Widefield Array w Australii. - Dokonaliśmy tego odkrycia w fazie obserwacji, kiedy teleskop miał 2048 anten skierowanych w stronę nieba. Wkrótce będziemy obserwować za pomocą 4096 anten – dodała Johnston-Hollitt.
Źródło: International Centre for Radio Astronomy Research, fot. X-ray: NASA/CXC/Naval Research Lab/Giacintucci, S.; XMM:ESA/XMM; Radio: NCRA/TIFR/GMRTN; Infrared: 2MASS/UMass/IPAC-Caltech/NASA/NSF
