Rzadko obserwowany moment, w którym czarna dziura łapie i pożera gwiazdę, został dostrzeżony z najbliższej odległości.

W galaktyce o nazwie NGC 7392, znajdującej się zaledwie 137 milionów lat świetlnych stąd, czyli jedną czwartą odległości od poprzedniego rekordu, astronomowie uchwycili krzyk światła, gdy supermasywna czarna dziura najpierw się rozerwała, a następnie pochłonęła gwiazdę.

Co więcej, jest to pierwsze takie wydarzenie uchwycone w niekonwencjonalnym świetle. Zamiast promieniowania optycznego lub rentgenowskiego zdarzenie o nazwie WTP14adbjsh było postrzegane jako jasny rozbłysk w podczerwieni.

Odkrycie sugeruje, że mogą istnieć takie rozerwania pływowe (TDE), których nam brakuje, po prostu dlatego, że nie patrzymy we właściwą część widma elektromagnetycznego. A to może rozwiązać ciekawą zagadkę dotyczącą TDE, które wykryliśmy do tej pory.

„Znalezienie tego bliskiego TDE oznacza, że ​​statystycznie musi istnieć duża populacja tych zdarzeń, na które tradycyjne metody były ślepe” – mówi astrofizyk Christos Panagiotou z Kavli Institute for Astrophysics and Space Research na MIT.

„Powinniśmy więc spróbować znaleźć je w podczerwieni, jeśli chcemy uzyskać pełny obraz czarnych dziur i ich galaktyk macierzystych”.

Czarne dziury, jeśli nie akreują aktywnie materii, są trudne do wykrycia. Są tak gęste, że czasoprzestrzeń zakrzywia się wokół nich, tworząc pułapkę grawitacyjną, z której nawet światło nie może się wydostać. To czyni je faktycznie niewidocznymi dla naszych światłoczułych instrumentów, oczu, którymi badamy kosmos.

Ale aktywna czarna dziura jest bałaganiarą. Gwałtowne procesy akrecji w ekstremalnym reżimie grawitacyjnym wokół nich generują niewiarygodne ilości światła. Każda gwiazda, która podejdzie zbyt blisko, zostanie najpierw zniekształcona, a następnie rozerwana przez siłę pływową oddziaływania grawitacyjnego, zanim spadnie na czarną dziurę jako deszcz gruzu.

Tutaj, na Ziemi, możemy zobaczyć to jako jasny rozbłysk i stopniowe zanikanie światła, gdy gwiazda wybucha, a następnie umiera, zwykle najsilniejszy i pierwszy dostrzeżony w promieniowaniu rentgenowskim i świetle optycznym.

Z kolei WTP14adbjsh nie wysłał sygnału ping do żadnego z teleskopów ustawionych do wykrywania rozbłysków rentgenowskich i optycznych, które są zwykle charakterystycznymi oznakami TDE.

Panagiotou i jego współpracownicy znaleźli go raczej w archiwalnych danych zebranych przez statek kosmiczny NEOWISE w 2014 i 2015 r., kosmiczny teleskop na podczerwień, który skanuje niebo w poszukiwaniu asteroid i komet w Układzie Słonecznym.

„Na początku widzieliśmy, że nic nie ma” – mówi Panagiotou. „Nagle, pod koniec 2014 r., źródło stało się jaśniejsze i do 2015 r. osiągnęło wysoką jasność, po czym zaczęło wracać do poprzedniego stanu spoczynku”.

Przeglądając inne dane tego regionu nieba w czasie rozbłysku, zebrane przez przeglądy MAXI (promienie rentgenowskie) i ASAS-SN (optyczne), pokazały, że WTP14adbjsh w ogóle nie był widoczny na tych długościach fal.

Niemniej jednak sposób, w jaki światło rozbłyskiwało i zanikało, był dokładnie zgodny z ewolucją TDE wokół supermasywnej czarnej dziury o masie około 30 milionów mas Słońca.

I tutaj sprawy stają się naprawdę interesujące.

Większość wykrytych do tej pory TDE została znaleziona w stosunkowo rzadkim typie galaktyk. Są to starsze, stabilne galaktyki, które nie mają dużo gazu i pyłu w przestrzeni między gwiazdami.

Nie ma też wielu procesów formowania się gwiazd; coś w rodzaju galaktyk „złotowłosych”, między galaktykami gwiazdotwórczymi, które są zakurzone i dość zajęte formowaniem się gwiazd, a spokojnymi galaktykami, które najwyraźniej zakończyły całą tę sprawę formowania gwiazd i są szczęśliwe po prostu spokojnie dryfując w przestrzeni.

Jeśli spodziewamy się, że TDE wystąpią gdziekolwiek, to są to galaktyki gwiazdotwórcze, które są najliczniejsze we Wszechświecie. Dzieje się tak, ponieważ oczekuje się, że gwiazdy, które wytwarzają, dostarczą dużej ilości materiału, który czarna dziura może rozbić pływowo.

Jednak znaleźliśmy stosunkowo niewiele TDE w galaktykach tego typu, pomimo ich przewagi.

WTP14adbjsh sugeruje powód. Galaktyki gwiazdotwórcze mają dużo pyłu przesłaniającego ich centra. Promieniowanie rentgenowskie i światło optyczne nie byłyby w stanie przeniknąć przez ten pył. Ale światło podczerwone o dłuższych falach nie rozprasza cząstek pyłu tak, jak robią to krótsze fale. Może podróżować prosto, w dużej mierze bez przeszkód.

Więc to nie jest tak, że TDE preferują galaktyki macierzyste, które nie mają pyłu; chodzi o to, że nie szukaliśmy ich w zakurzonych galaktykach macierzystych przy użyciu odpowiednich narzędzi. Oznacza to, że może istnieć zupełnie nowy, odważny Wszechświat rozczłonkowanych gwiazd krzyczących w świetle podczerwonym, tylko czekających, aż je znajdziemy.

„Fakt, że przeglądy optyczne i rentgenowskie przeoczyły ten świecący TDE na naszym własnym podwórku, jest bardzo pouczający i pokazuje, że te przeglądy dają nam tylko częściowy spis całkowitej populacji TDE” – mówi astronom Suvi Gezari ze Space Telescope Science Institute, który nie był zaangażowany w badania.

„Korzystanie z przeglądów w podczerwieni w celu uchwycenia echa pyłowego przesłoniętych TDE… już pokazało nam, że istnieje populacja TDE w zapylonych galaktykach gwiazdotwórczych, których nam brakowało”.

Wyniki badań zostały opublikowane w Listy z dziennika astrofizycznego.