10 Minute
La patru ani după ce o stea și-a întâlnit sfârșitul violent, ecourile continuă să devină tot mai puternice. AT2018hyz — un eveniment de perturbare mareică observat inițial în lumină vizibilă — a intrat într-un crescendo rar și prelungit în frecvențele radio care continuă să nedumerească astronomii. Sursa nu se estompează pur și simplu în fundalul cosmic; ci devine mai strălucitoare, și destul de rapid.
Cum un transient obișnuit a devenit extraordinar
Când ASASSN (All Sky Automated Survey for SuperNovae) a semnalat AT2018hyz în 2018, părea unul dintre numeroasele evenimente de perturbare mareică (TDE - tidal disruption event) — o stea condamnată, spulberată de forțele mareice ale unei găuri negre supermasive. Aceste evenimente produc, de regulă, un vârf scurt de emisie optică și ultravioletă pe măsură ce resturile stelare orbitează și sunt accelerate spre acumulare. Însă AT2018hyz a refuzat să se comporte precum exemplele din manual.
Emisia radio de la AT2018hyz nu a apărut imediat. A fost detectată pentru prima dată în lungimi de undă radio la aproximativ 972 de zile după flama optică inițială și, de atunci, a continuat să crească. Observații noi, acoperind intervalul aproximativ 1.370–2.160 de zile după distrugere, raportează o intensificare continuă în multiple benzi radio. Pe scurt: sistemul devine constant din ce în ce mai puternic, pe parcursul mai multor ani.
Aceste panouri ilustrează curba de lumină provenită de la AT2018hyz. Panoul din stânga arată emisiile sale radio (axa y) în funcție de timp (axa x) pe mai multe frecvențe radio. Panoul din dreapta compară emisiile AT2018hyz cu alte TDE-uri.
Ce arată datele (și ce ar putea însemna)
Yvette Cendes și colegii săi, într-un articol publicat în The Astrophysical Journal, prezintă monitorizare radio continuă care relevă o creștere remarcabilă și în curs de desfășurare a luminozității. Sursa este acum de aproximativ 50 de ori mai strălucitoare decât la prima detecție a emisiilor radio. Această creștere nu este subtilă; ea provoacă modelele cele mai simple în care un flux ejectat este lansat în momentul distrugerii și apoi se estompează treptat.
În prezent concurează două descrieri fizice pentru a explica această intensificare radio. Prima este un aflux sferic întârziat — în esență, un nor masiv de materie expulzat mult după ce steaua a fost sfâșiată. În acest scenariu, fluxul ar fi fost lansat la aproximativ 620 de zile după flama optică inițială, ceea ce înseamnă că „motorul” care l-a propulsat s-a activat mult timp după evenimentul inițial. Expansiunea și evoluția razei determinate din radio sunt compatibile cu un asemenea impuls întârziat, în mare parte sferic.
A doua posibilitate este mai cinematică: un jet relativist orientat off-axis. Jeturile îndreptate aproape spre noi par strălucitoare devreme din cauza efectului de beaming relativist; cele orientate în direcții diferite sunt suprimate inițial și devin vizibile doar în momentul în care se decelerează și se lărgesc. Dacă un jet puternic a fost lansat dar a fost direcționat departe de Terra, semnătura sa radio ar crește brusc pe măsură ce încetinește și se extinde în linia noastră de vedere.
Fiecare model implică un buget de energie remarcabil. Estimările echipei plasează energia fluxului care emite în radio la un ordin comparabil cu cel al unui burst de raze gamma (GRB) — printre cele mai energetice explozii din univers. Pentru a oferi o scară ușor de vizualizat, autorii au comparat acest eliberare energetică cu cel al fictivei "Death Star": calculele sugerează că producția radio a găurii negre depășește o Death Star operațională cu cel puțin un trilion de ori, putând ajunge la suta de trilioane de ori acelei arme fictive. Astfel de comparații sunt jucăușe, dar subliniază un punct serios: avem de-a face cu un TDE neobișnuit de puternic.
Din punct de vedere observativ, creșterea continuă a luminozității radio pe parcursul a mai mulți ani oferă oportunitatea rară de a studia dinamica ejectei, proprietățile mediului circumnuclear (densitate, compoziție) și mecanismele de accelerare a particulelor. Spectrul radio măsurat la diferite frecvențe permite determinarea indicilor spectrali, a eventualelor autoinbunătățiri (self-absorption) și a vitezei de expansiune. Aceste detalii, combinate cu date multi-band (optică, ultraviolet, X), furnizează constrângeri cheie asupra modelului real.
De ce contează asta pentru știința găurilor negre
Emisia radio întârziată nu este un fenomen nemaivăzut. Un mic număr de TDE-uri au prezentat anterior intensificări radio la timpuri târzii, însă AT2018hyz se distinge atât prin luminozitate, cât și prin durata ascensiunii. Dacă acest comportament este comun, dar doar neobservat din cauză că urmărirea se oprește la câteva luni, sondaje care renunță prematur la monitorizare ar putea rata o clasă întreagă de afluxuri întârziate sau jeturi dezaxate. Monitorizarea radio profundă, pe termen lung, poate dezvălui procese fizice în fluxul de acreție și în mediul circumnuclear invizibile în etapele timpurii.
Predicțiile bazate pe noile date sugerează că curba de lumină radio va continua să crească până în jurul anului 2027, când ar trebui să atingă un maxim. Aceasta oferă observatorilor o fereastră restrânsă pentru a colecta date multifrecvență care să discrimineze între un ejecta sferic întârziat și un jet relativist off-axis. Fiecare rezultat are implicații diferite: un aflux întârziat indică activitate episodică a motorului central și fiziică complexă a acreției; un jet off-axis ar sugera că jeturile relativiste produse de TDE-uri sunt mai frecvente decât presupunem, doar ascunse de geometrie față de linia noastră de vedere.
Din perspectiva teoretică, posibilitatea ca „motorul” — fie vorba de un flux radiativ dintr-un disc de acreție care se reconfigurează, fie de unități magnetice încărcate care explodează — să pornească luni până la ani după evenimentul inițial, pune presiune pe modelele standard de acreție. Modelele trebuie să explice cum se poate stoca energie în disc sau în câmpurile magnetice și cum această energie poate fi eliberată ulterior sub formă de jet sau ejecta. De asemenea, mediul galactic central (presupus a fi dens și complex) joacă un rol crucial în modul în care semnalul radio este produs și propagat.
Observațiile VLBI (Very Long Baseline Interferometry) ar putea, în viitorul apropiat, să localizeze precis sursa radio și să măsoare dimensiunile și eventuale mișcări proprii ale ejectei. Măsurători de polarizare pot oferi informații despre topologia câmpului magnetic asociat jetului sau norului sferic. Astfel de date ar contribui decisiv la alegerea modelului corect pentru AT2018hyz.
Perspective ale experților
„Acesta este un caz tipic care arată de ce observarea răbdătoare contează,” spune Dr. Mira Halvorsen, astrofiziciană specializată în transientele de înaltă energie. „Dacă presupui că un transient se stinge rapid, rareori prinzi aceste fenomene târzii. AT2018hyz ne arată că motorul poate reporni sau își poate schimba comportamentul la luni ori ani după ce steaua a fost distrusă. Asta obligă teoreticienii să regândească când și cum sunt lansate jeturile sau afluxurile în TDE-uri.”
Cendes însăși a subliniat raritatea fenomenului: „Asta este cu adevărat neobișnuit,” a declarat ea într-un comunicat de presă. „Mi-ar fi greu să mă gândesc la ceva care să crească în acest mod pe o perioadă atât de lungă.” Remarca surprinde atât mirarea, cât și oportunitatea: evenimentele neobișnuite generează propuneri noi pentru timp de telescop, iar AT2018hyz le oferă astronomilor un motiv convingător pentru a cere monitorizări radio pe termen lung.
Peste misterul imediat, AT2018hyz ridică o întrebare observațională mai amplă: câte alte TDE-uri ascund emisii radio puternice la timpuri târzii doar pentru că nimeni nu a privit suficient de mult timp? Timpul pe telescoape este competitiv și, fără semnale radio izbitoare în etapele timpurii, multe transienturi sunt eliminate din listele de urmărire. Echipa speră că rezultatul lor va modifica aceste priorități: un singur outlier bine studiat poate schimba strategiile de căutare și poate revela populații întregi anterior subestimate.
În prezent, monitorizarea continuă pe diferite frecvențe radio. Următorii ani vor fi decisivi: continuarea creșterii, un eventual vârf și scădere (turnover), evoluții spectrale și ratele de expansiune vor ajuta la separarea scenariilor de aflux întârziat și de jet off-axis. În plus, coordonarea între radiotelescoape (VLA, ALMA pentru sub-milimetrice, VLBI pentru rezoluție înaltă) și facilități în alte domenii (observatoare optice și X) sporesc șansele de a obține o imagine coerentă a fenomenului.
Indiferent de rezultatul final, AT2018hyz a forțat deja comunitatea să accepte că unele catastrofe cosmice își iau timp pentru a-și arăta întreaga putere. Studiul său are relevanță pentru înțelegerea mecanismelor prin care găurile negre supermasive interacționează cu mediul din jur și pentru construcția unui portret statistic mai complet al TDE-urilor și al proprietăților jeturilor lor.
Pe plan teoretic și observațional, următorii pași logici includ: extinderea campaniilor de urmărire pentru TDE-uri la scară largă, dezvoltarea unor protocoale care să prioritizeze obiective cu semnale tardive potențiale, aplicarea unor modele hidrodinamice și magnetohidrodinamice care să includă reactivări tardive ale motorului central și pregătirea instrumentelor pentru măsurători polarimetrice și de rezoluție foarte înaltă. Aceste măsuri combinate vor optimiza șansele de a identifica natura exactă a AT2018hyz și de a detecta altele asemănătoare.
În concluzie, AT2018hyz nu este doar un caz interesant în catalogul TDE-urilor; este o lecție despre importanța observațiilor pe termen lung, despre complexitatea proceselor de acreție și despre rolul pe care geometria îl joacă în ceea ce observăm de pe Pământ. Fie că vom descoperi un aflux sferic întârziat, fie un jet relativist off-axis, rezultatele vor influența modul în care interpretăm și căutăm semnături ale interacțiilor dintre stele și găurile negre supermasive.
Sursa: sciencealert
Lasă un Comentariu