Czy czarna dziura pochłaniająca gwiazdę wygenerowała neutrino?

Nowe obliczenia pokazują, że czarna dziura pochłaniająca gwiazdę mogła nie wygenerować wystarczającej ilości energii do wysłania neutrina.

W październiku 2019 roku wysokoenergetyczne neutrino uderzyło w Antarktydę. Neutrino, które było niezwykle trudne do wykrycia, wzbudziło zainteresowanie astronomów: co mogłoby wygenerować tak potężną cząsteczkę?

Naukowcy prześledzili wstecz drogę neutrino i oszacowali, że ślad wiedzie do supermasywnej czarnej dziury, która właśnie rozerwała i połknęła gwiazdę. Znane jako zdarzenie rozerwania pływowego (TDE), AT2019dsg wystąpiło zaledwie kilka miesięcy wcześniej – w kwietniu 2019 roku – w tym samym rejonie nieba, z którego pochodziło neutrino. Astronomowie stwierdzili, że to monstrualnie gwałtowne zdarzenie musiało być źródłem potężnej cząsteczki.

Jednak nowe badania poddają w wątpliwość to twierdzenie.

W pracy opublikowanej w październiku 2021 roku w The Astrophysical Journal, zespół naukowców przedstawił nowe, obszerne obserwacje radiowe i dane dotyczące AT2019dsg, pozwalające zespołowi obliczyć energię wyemitowaną przez to zdarzenie. Odkrycia pokazują, że AT2019dsg nie wygenerowało energii potrzebnej do wytworzenia neutrino; w rzeczywistości to, co wyrzuciło, było całkiem „zwyczajne”, konkluduje zespół.

Czarne dziury to niechlujni zjadacze
Chociaż może się to wydawać sprzeczne z intuicją, czarne dziury nie zawsze pochłaniają wszystko w swoim zasięgu.

Kiedy gwiazda wędruje zbyt blisko czarnej dziury, siły grawitacyjne zaczynają ją rozciągać. Ostatecznie, wydłużona materia spiralnie okrąża czarną dziurę i nagrzewa się, tworząc błysk na niebie, który astronomowie mogą dostrzec z odległości milionów lat świetlnych.

Ale kiedy jest zbyt dużo materii, czarne dziury nie mogą jej w całości na raz pochłonąć – mówi Kate Alexander, współautorka badania, która nazywa czarne dziury „niechlujnymi pożeraczami”. Część gazu zostaje wypluta z powrotem podczas tego procesu.

Te resztki są wyrzucane z powrotem w przestrzeń kosmiczną w postaci wypływu lub strumienia – który, jeżeli jest wystarczająco silny, może teoretycznie wygenerować cząsteczkę subatomową znaną jako neutrino.

Nieprawdopodobne źródło neutrin
Korzystając z Very Large Array (VLA) w Nowym Meksyku i Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) w Chile, zespół był w stanie obserwować AT2019dsg, oddalone od nas o 750 mln lat świetlnych, przez 500 dni po tym, jak czarna dziura zaczęła pochłaniać gwiazdę. Obszerne obserwacje radiowe uczyniły AT2019dsg najlepiej zbadanym TDE do tej pory i ujawniły, że jasność radiowa osiągnęła szczyt około 200 dni po rozpoczęciu zdarzenia.

Zgodnie z danymi, całkowita ilość energii w wypływie była równoważna energii, jaką Słońce wyprodukuje w ciągu 30 mln lat. Chociaż może to brzmieć imponująco, potężne neutrino zauważone 1 października 2019 roku wymagałoby źródła 1000 razy bardziej energetycznego.

Yvette Cendes, doktorantka w Centrum Astrofizyki, która kierowała badaniami, mówi: Jeżeli to neutrino w jakiś sposób pochodzi z AT2019dsg, nasuwa się pytanie: Dlaczego nie zauważyliśmy neutrin związanych z supernowymi w tej odległości lub bliższej? Są one znacznie bardziej powszechne i mają taką samą energię prędkości.

Zespół doszedł do wniosku, że jest mało prawdopodobne, że neutrino pochodzi z tego konkretnego TDE. Jeżeli jednak tak się stało, to astronomowie są dalecy od zrozumienia TDE i tego, w jaki sposób wysyłają one neutrina.

TDE AT2019dsg zostało po raz pierwszy dostrzeżone 9 kwietnia 2019 roku przez Zwicky Transient Facility w Kalifornii Południowej. Neutrino, znane jako IceCube-191001A, zostało wykryte IceCube Neutrino Observatory znajdujące się na biegunie południowym sześć miesięcy później.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:
CfA

Vega

Na ilustracji: Wizja artystyczna zdarzenia rozerwania pływowego AT2019dsg, gdzie supermasywna czarna dziura rozciąga i pochłania gwiazdę. Źródło: DESY, Science Communication Lab

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.