Astronomai neteko žado: kas gi ten vyksta?
Tarptautinė astronomų bendruomenė šią savaitę sujudo kaip įkastas – vienas galingiausių pasaulyje teleskopų užfiksavo tokį kosminį reiškinį, kurio niekas nesitikėjo pamatyti bent artimiausią dešimtmetį. Europos pietų observatorijos (ESO) Very Large Telescope, įsikūręs Čilės Atakamos dykumoje, užfiksavo milžinišką energijos išsiveržimą iš supermasyviosios juodosios skylės, esančios maždaug 500 milijonų šviesmečių atstumu nuo Žemės.
Pats įdomiausias dalykas – šis reiškinys visiškai prieštarauja tam, ką mokslininkai manė žinantys apie juodųjų skylių elgesį. Jei paprastai šie kosminiai milžinai garsėja tuo, kad viską ryja ir nieko neišleidžia, tai šį kartą stebėtas objektas tarsi nusprendė surengti tikrą kosminį fejerverką. Energijos srautas buvo toks galingas, kad jo šviesa trumpam pranoko visos galaktikos, kurioje yra ši juodoji skylė, šviesumą.
Kodėl tai tokia didelė sensacija
Reikia suprasti, kad juodosios skylės paprastai yra gana „tylūs” objektai, bent jau mūsų laiko skalėje. Taip, jos nuolat ryja materią, kartais išspjauna galingus energijos srautus, bet tokie dramatiškai intensyvūs įvykiai, kokį pavyko užfiksuoti dabar, yra itin reti. Paskutinį kartą kažką panašaus stebėjome 2019 metais, ir tai buvo visai kitokio pobūdžio reiškinys.
Harvardo-Smithsonian astrofizikos centro mokslininkai skaičiuoja, kad tokio masto energijos išsiveržimas turėtų vykti maždaug kartą per 10-15 tūkstančių metų vienoje galaktikoje. Tai reiškia, kad astronomai tiesiog neįtikėtinai pasisekė – jie buvo tinkamoje vietoje tinkamu laiku su tinkama įranga. Arba, kaip juokavo vienas iš tyrimo komandos narių, „laimėjome kosminę loteriją”.
Dar įdomiau tai, kad šis reiškinys buvo pastebėtas visiškai atsitiktinai. Teleskopas tuo metu stebėjo visai kitą objektą, esantį netoliese dangaus skliaute, ir tik dėl to, kad stebėjimo laukas buvo pakankamai platus, mokslininkai pastebėjo staigų ryškumo padidėjimą kaimyninėje galaktikoje.
Kas iš tikrųjų ten įvyko
Dabar pats sudėtingiausias klausimas – kaip tai paaiškinti? Mokslininkai turi kelias teorijas, ir kiekviena iš jų skamba kaip mokslinės fantastikos scenarijus. Populiariausia versija teigia, kad juodoji skylė tiesiog „persivalgė” – į jos įtakos sferą pateko neįprastingai didelė žvaigždė arba net kelios žvaigždės vienu metu, ir tai sukėlė tokį dramatišką efektą.
Kai materija krenta į juodąją skylę, ji nesukrenta tiesiog kaip į duobę. Vietoj to ji formuoja vadinamąjį akrecijos diską – besisukančią materijos spiralę, kuri pamažu artėja prie įvykių horizonto. Šiame procese medžiaga įkaista iki neįsivaizduojamų temperatūrų – kalbame apie milijonus laipsnių. Būtent šis įkaitęs diskas ir spinduliuoja didžiulį kiekį energijos.
Tačiau šiuo atveju kažkas nutiko neįprasta. Matyt, į akrecijos diską pateko tokia didelė materijos masė, kad sistema tapo nestabili. Dalis materijos buvo išmesta atgal į kosmosą galingų magnetinių laukų pagalba, suformuodama milžiniškus džetus – energijos srautus, sklindančius beveik šviesos greičiu statmenai akrecijos disko plokštumai.
Ką tai reiškia mokslo pasauliui
Šis atradimas gali pakeisti mūsų supratimą apie tai, kaip galaktikos evoliucionuoja. Jau seniai įtariama, kad supermasyviosios juodosios skylės, esančios beveik kiekvienos didelės galaktikos centre, vaidina svarbų vaidmenį reguliuojant žvaigždžių formavimąsi. Kai juodoji skylė išspjauna tokius galingus energijos srautus, ji tiesiog išpučia dujų debesis, iš kurių galėtų formuotis naujos žvaigždės.
Tai tarsi galaktikos termostatas – jei žvaigždės formuojasi per greitai, juodoji skylė „įsijungia” ir sustabdo procesą. Problema ta, kad iki šiol mokslininkai nežinojo, kaip tiksliai veikia šis mechanizmas. Dabar, turėdami tokį ryškų pavyzdį, jie gali daug geriau suprasti visą procesą.
Kai kurie teoretikai jau spėlioja, kad panašūs įvykiai galėjo būti daug dažnesni ankstyvoje Visatos istorijoje, kai galaktikos buvo jaunos ir pilnos dujų. Tai galėtų paaiškinti, kodėl daugelis senų galaktikų dabar yra „mirusios” – jose beveik neformuojasi naujos žvaigždės. Galbūt būtent tokie dramatiški juodųjų skylių išsiveržimai ir sunaikino visas žvaigždėdaros medžiagas.
Technologiniai iššūkiai ir pergalės
Verta paminėti, kad toks atradimas būtų buvęs neįmanomas be pažangiausios šiuolaikinės technologijos. Very Large Telescope iš tikrųjų yra keturių atskirų teleskopų sistema, kuri gali veikti kartu kaip vienas milžiniškas instrumentas. Kiekvienas iš šių teleskopų turi 8,2 metro skersmens veidrodį – tai vienas didžiausių optinių teleskopų pasaulyje.
Bet svarbiausia čia ne tik teleskopo dydis. Šiuolaikiniai detektoriai yra tokie jautrūs, kad gali užfiksuoti net atskirus fotonus – šviesos daleles. Be to, naudojama pažangi adaptyviosios optikos sistema, kuri realiu laiku kompensuoja atmosferos sukeliamus iškraipymus. Tai leidžia gauti beveik tokius pat ryškius vaizdus, kokius gautume, jei teleskopas būtų kosmose.
Duomenų apdorojimas taip pat yra tikras technologinis šedevras. Teleskopas per naktį sugeneruoja terabaitus duomenų, ir visa tai reikia apdoroti, išanalizuoti, palyginti su ankstesniais stebėjimais. Šiam darbui pasitelkiami galingiausi kompiuteriai ir dirbtinio intelekto algoritmai, kurie gali automatiškai aptikti įdomius reiškinius.
Kas bus toliau: nauji stebėjimai jau planuojami
Suprantama, kad vienas stebėjimas – tai tik pradžia. Dabar prasideda tikrasis darbas. Astronomai jau pateikė prašymus stebėti šį objektą su visais įmanomais teleskopais – nuo radijo bangų iki rentgeno spindulių. Kiekvienas bangų ilgis atskleidžia skirtingą reiškinio pusę, todėl tik turėdami visą spektrą mokslininkai galės sudėlioti pilną paveikslą.
Ypač daug laukiama iš James Webb kosminio teleskopo stebėjimų. Šis naujausias ir galingiausias kada nors pastatytas kosminis teleskopas gali matyti infraraudonojoje šviesoje, kuri prasiskverbia pro dulkių debesis. Tai leis pamatyti, kas vyksta pačiame reiškinio epicentre, kur optinė šviesa negali prasiskverbti.
Taip pat planuojama stebėti šį objektą ilgą laiką – galbūt metus ar net ilgiau. Mokslininkai nori pamatyti, kaip reiškinys vystosi, kaip keičiasi jo intensyvumas, ar neatsiras kokių nors netikėtų posūkių. Jau dabar matoma, kad šviesos kreivė – grafikas, rodantis, kaip kinta objekto ryškumas laike – yra labai neįprasta ir neatitinka jokių esamų teorinių modelių.
Ar mums reikia nerimauti?
Kai žmonės išgirsta apie tokius galingus kosminius reiškinius, dažnai kyla klausimas – ar tai mums saugu? Atsakymas yra aiškus ir raminantis: taip, visiškai saugu. Nors kalbame apie neįsivaizduojamą energijos kiekį, atstumas mus apsaugo. 500 milijonų šviesmečių – tai tokia beprotiškai didelė distancija, kad net galingiausias kosminis įvykis mums nekelia jokios grėsmės.
Kad suvokti mastą: šviesa iš šio reiškinio iki mūsų keliavo 500 milijonų metų. Tai reiškia, kad mes dabar matome tai, kas vyko, kai Žemėje dar nebuvo net dinozaurų – gyvybė tik pradėjo kolonizuoti sausumą. Per tą laiką šviesa nukeliavo tokį atstumą, kuris matuojamas ne kilometrais, o milijardais milijardų kilometrų.
Tiesą sakant, net jei panašus reiškinys įvyktų daug arčiau – pavyzdžiui, mūsų pačių galaktikoje – vis tiek turėtų būti labai arti, kad keltų realią grėsmę. Astronomai skaičiuoja, kad pavojinga būtų tik tada, jei toks įvykis įvyktų per kelių tūkstančių šviesmečių atstumu, o tokių kandidatų mūsų aplinkoje nėra.
Kai kosmosas primena, kad dar daug ko nežinome
Galbūt pats svarbiausias šio atradimo aspektas yra tai, kaip jis primena mums apie mokslo prigimtį. Mes manome, kad daug ką suprantame apie Visatą, turime sudėtingas teorijas, matematinius modelius, kurie, atrodo, viską paaiškina. Ir tada staiga įvyksta kažkas tokio, ko niekas nesitikėjo, kas neatitinka jokių prognozių.
Būtent tokie netikėti atradamai ir stumia mokslą į priekį. Jie verčia mus permąstyti savo teorijas, ieškoti naujų paaiškinimų, kurti geresnius modelius. Kartais tai reiškia, kad reikia pripažinti, jog kažko nesupratome arba kažką praleidome. Ir tai yra puiku – būtent taip mokslas ir veikia.
Šis konkretus reiškinys jau dabar kelia daugiau klausimų nei atsakymų. Kodėl jis buvo toks intensyvus? Kodėl įvyko būtent dabar? Ar tai vienkartinis įvykis, ar galbūt pradžia ilgesnio aktyvumo periodo? Ar panašūs reiškiniai vyksta dažniau, tik mes jų nepastebime? Į visus šiuos klausimus dar teks atsakyti.
Viena aišku – artimiausius kelerius metus šis objektas bus vienas intensyviausiai tiriamų kosmose. Bus parašyti šimtai mokslinių straipsnių, vyks dešimtys konferencijų, ginčai ir diskusijos. Ir kas žino – galbūt būtent šis atradimas atvers duris į visiškai naują Visatos supratimą. Juk būtent taip ir vyksta didieji mokslo proveržiai – ne per nuobodžias, planuotas eksperimentų serijas, o per netikėtus, stulbinančius atradimus, kurie verčia viską permąstyti iš naujo.