Nečekaný objekt u souhvězdí Střelce vyděsil vědce. Vyzařuje neobvykle silné záření

Vědci se již dlouho domnívají, že gama záření s nejvyšší energií ve vesmíru vzniká v intenzivních pecích velmi aktivních supermasivních černých děr, které jsou velmi daleko. Nová studie však ukázala, že některé z těchto vysoce energetických fotonů pocházejí z objektu, který je nám mnohem blíže.

V4641 Sagittarii je systém vzdálený od Země asi 20 000 světelných let ve směru souhvězdí Střelce. Černá díra s hmotností asi šesti Sluncí zde pohlcuje materiál z obří hvězdy o hmotnosti asi tří Sluncí, a produkuje intenzivní záření jako kosmický urychlovač částic.

Astronomové nyní detekovali fotony z černé díry V4641 Sagittarii s energií až 200 teraelektronvoltů (TeV). Pro představu, to je 200 bilionkrát více energie než viditelné světlo a patří mezi fotony s nejvyšší energií, které ve vesmíru najdete. Je známo, že gama záření s touto energií se pohybuje po celém vesmíru, ale vědci se domnívali, že většinou pochází z kvazarů – jasných galaktických jader, v nichž supermasivní černé díry uvolňují obrovské množství energie, když se neuspořádaně živí padajícím plynem.

V4641 Sagittarii je takzvaný mikrokvasar, a jak název napovídá, funguje jako mini verze běžného kvazaru. Černá díra je menší, zdroj hmoty je menší a záření, které vyzařuje, je menší. Nebo to alespoň tvrdí konvenční myšlení. „Fotony detekované z mikrokvasarů mají obvykle mnohem nižší energie než ty z kvazarů,“ říká Sabrina Casanova z Ústavu jaderné fyziky Polské akademie věd (IFJ PAN).

„Obvykle se jedná o hodnoty v řádu desítek gigaelektronvoltů. Mezitím jsme v datech zaznamenaných detektory observatoře [High-Altitude Water Cherenkov] pozorovali něco zcela neuvěřitelného: fotony přicházející z mikrokvasaru ležícího v naší galaxii, a přesto nesoucí energie desettisíckrát vyšší, než je obvyklé.“

Observatoř HAWC, která se nachází na úbočí vyhaslé sopky Sierra Negra v Mexiku, je navržena tak, aby zachycovala částice s obzvláště vysokou energií, které přicházejí z vesmíru. Za tímto účelem ji tvoří 300 velkých ocelových nádrží plných vyčištěné vody.

Jde o to, že když tyto vysokoenergetické částice vstoupí do nádrže, spustí kaskádu dalších částic, které se pohybují vodou rychleji než světlo. Vzniká tak světelný záblesk zvaný Čerenkovovo záření, což je v podstatě elektromagnetická verze sonického třesku. Tyto záblesky zachycují citlivé detektory umístěné uvnitř nádrží a umožňují vědcům zpětně zjistit, jaký typ nabitých částic je spustil a z jakého směru přišly.

HAWC vidí v každém okamžiku 15 procent oblohy a každých 24 hodin prohlédne dvě třetiny celé oblohy a vytvoří jakousi kosmickou mapu. Právě v jedné z těchto map se objevila V4641 Sagittarii jako nečekaně jasná skvrna gama záření. „Při prohlížení map oblohy při hledání svého dalšího projektu jsem si všiml oblasti vzdálené pět stupňů od naší galaktické roviny s jasným zářením, které nebylo v předchozích souborech dat viditelné,“ říká fyzik Xiaojie Wang. „V této oblasti nebyl identifikován ani analyzován žádný zdroj gama záření – a tak jsem se chopil příležitosti a vedl analýzu.“

Při bližším zkoumání bylo zjištěno, že zdrojem tohoto ultraenergetického záření gama je V4641 Sagittarii. U jiných mikrokvasarů, jako je SS 433, bylo již dříve zjištěno, že vyvrhují fotony s energiemi přes 25 TeV, ale V4641 Sagittarii je na další úrovni: produkoval záření srovnatelné s běžnými kvazary, což se dříve považovalo za nemožné.

Nový objev umožňuje astronomům lépe porozumět nejen kosmickému záření, ale i samotným kvazarům. Fyzika kolem těchto obrovských objektů se odehrává ve zpomaleném pohybu, po miliony let – ale u mikrokvasarů probíhají podobné procesy v časovém měřítku dnů. Jsou jako přírodní simulátory.

Autor: Lukáš Drahozal

Zdroj: blogs.mtu.edu, hawc-observatory.org, space.com