Zapis z serii obserwacji wykonanych między 2014 a 2017 rokiem nie pokazał coś naprawdę niesamowitego — giganta, który nagle się... wykrzywił. Strumień cząstek wyrzucanych przez czarną dziurę w jądrze galaktyki OJ 287 okazał się nie czymś w rodzaju linii, lecz... krzywą. I co najciekawsze, zarejestrowano to trzykrotnie. Anomalia? A gdzie tam. Coś... potwornego.
OJ 287 to tzw. blazar, czyli kwazar widziany niemal dokładnie "na wprost". Kwazary są jądrami aktywnych galaktyk, gdzie supermasywne czarne dziury pochłaniają ogromne ilości materii. Zamiast jednak po prostu wciągać wszystko w siebie, czarne dziury często zachowują się jak silniki odrzutowe: z dysków akrecyjnych otaczających horyzont zdarzeń wystrzeliwują dżety — wiązki cząstek przyspieszanych do prędkości bliskiej światłu. Gdy dżet skierowany jest prosto ku nam, wygląda jaśniej niż w rzeczywistości. To zaś objawia się relatywistycznym "świeceniem".
OJ 287 zawsze się wyróżniał. Od ponad 150 lat astronomowie śledzą zmiany jego jasności. Cykl co 12 lat, idealnie powtarzalny, a zatem nie ma mowy o przypadkowej zmienności. Pojawiła się więc hipoteza: to nie jedna, ale dwie czarne dziury krążą wokół siebie. Mniejsza, o masie 150 milionów Słońc, co 12 lat przelatuje przez dysk większej — ważącej 18 miliardów Słońc.
W 2021 roku zdarzyło się to, co przewidywano w modelach teoretycznych. Jasność OJ 287 wzrosła gwałtownie w ciągu zaledwie 12 godzin. To był znak, że mniejsza czarna dziura przeszła przez dysk większej i sama zaczęła wytwarzać promieniowanie — jak tymczasowy, dodatkowy kwazar. Tego typu zjawisko zdarza się tylko raz na kilkanaście lat i trwa dosyć krótko. Niemniej, jego skutki utrzymują się przez jakiś czas. Mniejsza czarna dziura kradnie materię, zakłóca pole magnetyczne i deformuje dżet większej. I właśnie to uchwycili badacze.
Sieć radioteleskopów VLBA oraz satelita Spektr-R utworzyły interferometr, którego rozdzielczość odpowiadała teleskopowi o średnicy pięciokrotnie większej niż Ziemia. W efekcie zobaczyliśmy jądro OJ 287 z dokładnością do jednej trzeciej roku świetlnego. Natomiast dżet blazaru okazął się nieoczekiwanie... zygzakiem, a jego orientacja zmieniała się o 30 stopni: tuż przy źródle wyrzutu.
Co jest zatem z tym roztańczonym dżetem? Najprostsze wyjaśnienie to grawitacyjne oddziaływanie drugiej czarnej dziury. Ruch orbitalny i związane z nim zmiany w rozkładzie masy zaburzają stabilność magnetycznych lejów, które wyrzucają materię. Dżet zaczyna obracać się wokół własnej osi — tak jak zabawkowy bączek tracący stabilność. To zjawisko nie było wcześniej obserwowane na takim poziomie.
W dodatku udało się zarejestrować falę uderzeniową w strukturze dżetu. To miejsce, gdzie pojawił się nowy komponent strumienia, wyrzucając potężny impuls promieniowania gamma. Detektory Fermi i Swift rzecz jasna wykryły ten błysk. A gdyby sądzić po jego temperaturze — 10 bilionów stopni Celsjusza — byłby to z dużą dozą prawdopodobieństwa najgorętszy punkt we Wszechświecie... ale to tylko złudzenie. Relatywistyczne świecenie podbija jasność i zniekształca naszą percepcję. Rzeczywista temperatura jest niższa, ale wciąż tak wysoka, że wręcz nie do wyobrażenia.
Czytaj również: NASA odkrywa, jak powstają promienie X w blazarach – IXPE ujawnia nieznane mechanizmy
Podwójne układy czarnych dziur są kluczem do poznania bliżej emisji fal grawitacyjnych. Dziś ich spiralny taniec wysyła zbyt słabe sygnały, by wykryły je nasze detektory, ale to wkrótce się zmieni. Teleskopy pulsarowe, mierzące mikrozakłócenia w regularnych sygnałach od odległych gwiazd neutronowych, mogą w przyszłości wykryć te fale. A jeszcze dalej, w trzeciej dekadzie obecnego wieku, sonda LISA od Europejskiej Agencji Kosmicznej powinna zobaczyć, jak takie układy wpadają na siebie. To, co zaobserwowaliśmy, jest dopiero początkiem.
Hej, jesteśmy na Google News - Obserwuj to, co ważne w techu
