Αστρονόμοι από το Ινστιτούτο Αστρονομίας (IfA) του Πανεπιστημίου της Χαβάης ανακάλυψαν τις πιο ενεργητικές κοσμικές εκρήξεις που έχουν εντοπιστεί ποτέ, ονομάζοντας αυτή τη νέα κατηγορία φαινομένων «υπερβολικά πυρηνικά μεταβατικά φαινόμενα» (extreme nuclear transients – ENTs).
Αυτά τα εξαιρετικά φαινόμενα συμβαίνουν όταν μαζικά άστρα-τουλάχιστον τρεις φορές βαρύτερα από τον Ήλιο- διαμελίζονται όταν πλησιάζουν πολύ μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα. Ο κατακερματισμός τους απελευθερώνει τεράστιες ποσότητες ενέργειας, ορατές σε αστρονομικές αποστάσεις.
Τα ευρήματα της ομάδας δημοσιεύτηκαν στο περιοδικό Science Advances.
«Διαφορετικά από ό,τι γνωρίζαμε ως τώρα»
«Παρατηρούμε εδώ και πάνω από μία δεκαετία άστρα που διαλύονται σε γεγονότα παλιρροϊκής διαταραχής, αλλά αυτά τα ENTs είναι εντελώς διαφορετικά – φτάνουν σε λαμπρότητα σχεδόν δέκα φορές μεγαλύτερη από ό,τι έχουμε δει μέχρι σήμερα», δήλωσε ο Jason Hinkle, επικεφαλής της μελέτης, ως το τελικό σκέλος της διδακτορικής του έρευνας στο IfA.
«Δεν είναι μόνο ότι τα ENTs είναι πολύ φωτεινότερα από τις συνηθισμένες παλιρροϊκές διαταραχές, αλλά παραμένουν φωτεινά για χρόνια, ξεπερνώντας κατά πολύ την ενεργειακή απόδοση ακόμη και των λαμπρότερων υπερκαινοφανών αστέρων».
Οι τεράστιες λαμπρότητες και οι ανείπωτες ποσότητες ενέργειας των ENTs είναι πραγματικά πρωτοφανείς. Το πιο ενεργητικό ENT που μελετήθηκε, με την ονομασία Gaia18cdj, εξέπεμψε ενέργεια 25 φορές μεγαλύτερη από εκείνη των πιο ισχυρών γνωστών υπερκαινοφανών.
Ενώ μια τυπική υπερκαινοφανής εκπέμπει μέσα σε ένα έτος όση ενέργεια εκπέμπει ο Ήλιος σε ολόκληρη τη διάρκεια ζωής του (10 δισεκατομμύρια χρόνια), ένα ENT εκπέμπει την ενέργεια 100 ήλιων σε μόλις έναν χρόνο.
Αναζήτηση στις βάσεις δεδομένων του σύμπαντος
Τα ENTs αποκαλύφθηκαν όταν ο Hinkle ξεκίνησε μια συστηματική έρευνα σε δημόσιες βάσεις δεδομένων μεταβατικών φαινομένων, αναζητώντας μακρόβιες λάμψεις από τα κέντρα γαλαξιών. Εντόπισε δύο ασυνήθιστες λάμψεις σε δεδομένα από την αποστολή Gaia του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος, οι οποίες παρουσίαζαν πολύ πιο αργή αύξηση φωτεινότητας από τα γνωστά φαινόμενα και έλειπαν εντελώς τα χαρακτηριστικά των ήδη γνωστών τύπων.
«Η Gaia δε σου λέει τι είναι ένα μεταβατικό φαινόμενο – μόνο ότι κάτι άλλαξε στη φωτεινότητα», εξήγησε ο Hinkle. «Αλλά όταν είδα αυτές τις ομαλές, μακρόχρονες λάμψεις από τα κέντρα μακρινών γαλαξιών, ήξερα ότι βλέπαμε κάτι πολύ διαφορετικό.»
Η ανακάλυψη οδήγησε σε μια πολύχρονη εκστρατεία παρακολούθησης για να αποκαλυφθεί η φύση αυτών των πηγών. Με τη βοήθεια του συστήματος έγκαιρης προειδοποίησης για αστεροειδείς (ATLAS), του παρατηρητηρίου W. M. Keck και άλλων τηλεσκοπίων σε όλο τον κόσμο, η ομάδα συνέλεξε δεδομένα σε όλο το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα. Επειδή τα ENTs εξελίσσονται αργά μέσα σε αρκετά χρόνια, η καταγραφή ολόκληρης της ιστορίας τους απαιτούσε υπομονή και επιμονή.
Πρόσφατα, ένα τρίτο φαινόμενο με παρόμοια χαρακτηριστικά ανακαλύφθηκε από το Zwicky Transient Facility και αναφέρθηκε ανεξάρτητα από δύο ομάδες, ενισχύοντας την άποψη ότι τα ENTs αποτελούν μια ξεχωριστή νέα κατηγορία ακραίων αστροφυσικών φαινομένων.
Όχι υπερκαινοφανείς, αλλά κάτι ακόμα πιο ακραίο
Οι ερευνητές απέκλεισαν την πιθανότητα να πρόκειται για υπερκαινοφανείς εκρήξεις, καθώς τα ENTs εκπέμπουν πολύ περισσότερη ενέργεια από οποιαδήποτε γνωστή εκρηκτική καταστροφή άστρου. Ο συνδυασμός της τεράστιας ενέργειας με τις ομαλές και παρατεταμένες καμπύλες φωτός έδειχνε ένα διαφορετικό μηχανισμό: συσσώρευση ύλης σε υπερμεγέθη μαύρη τρύπα.
Ωστόσο, τα ENTs διαφέρουν σημαντικά από την τυπική συσσώρευση ύλης σε μαύρες τρύπες, η οποία συνήθως εμφανίζει ακανόνιστες και απρόβλεπτες διακυμάνσεις φωτεινότητας. Οι ομαλές και μακρόβιες λάμψεις των ENTs υποδεικνύουν μια διαφορετική φυσική διαδικασία: την σταδιακή απορρόφηση ενός κατεστραμμένου άστρου από μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα.
Ένα παράθυρο στο παρελθόν του σύμπαντος
Ο Benjamin Shappee, αναπληρωτής καθηγητής στο IfA και συν-συγγραφέας της μελέτης, υπογράμμισε τις προοπτικές:
«Τα ENTs αποτελούν ένα πολύτιμο νέο εργαλείο για τη μελέτη μαύρων τρυπών σε μακρινούς γαλαξίες. Επειδή είναι τόσο φωτεινά, μπορούμε να τα δούμε σε τεράστιες κοσμικές αποστάσεις – και στην αστρονομία, όσο πιο μακριά βλέπεις, τόσο πιο πίσω στον χρόνο κοιτάς».
«Με την παρατήρηση αυτών των παρατεταμένων εκλάμψεων, αποκτούμε πληροφορίες για τη μεγέθυνση των μαύρων τρυπών όταν το σύμπαν είχε τη μισή του ηλικία – τότε που οι γαλαξίες ήταν σε πλήρη δραστηριότητα, γεννούσαν αστέρια και τάιζαν τις υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες τους δέκα φορές πιο έντονα απ’ ό,τι σήμερα».
Η σπανιότητα των ENTs
Η σπανιότητα των ENTs – εμφανίζονται τουλάχιστον 10 εκατομμύρια φορές πιο σπάνια από τις υπερκαινοφανείς εκρήξεις- καθιστά την ανίχνευσή τους δύσκολη και εξαρτάται από συνεχή παρακολούθηση του ουρανού. Μελλοντικά παρατηρητήρια όπως το Vera C. Rubin Observatory και το διαστημικό τηλεσκόπιο Roman της NASA υπόσχονται να αποκαλύψουν πολλά ακόμη από αυτά τα θεαματικά φαινόμενα, φέρνοντας επανάσταση στην κατανόηση της δραστηριότητας των μαύρων τρυπών στο μακρινό και πρώιμο σύμπαν.
«Αυτά τα ENTs δεν είναι απλώς το δραματικό τέλος ενός τεράστιου άστρου. Φωτίζουν τις διαδικασίες που ευθύνονται για τη γέννηση των μεγαλύτερων μαύρων τρυπών στο σύμπαν», κατέληξε ο Hinkle.
Πληροφορίες
Jason Hinkle, The Most Energetic Transients: Tidal Disruptions of High Mass Stars, Science Advances (2025). DOI: 10.1126/sciadv.adt0074. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adt0074
Journal information: Science Advances
Provided by University of Hawaii at Manoa
