Czarna dziura pochłonęła gwiazdę od środka, wywołując najdłuższy odnotowany rozbłysk gamma

2 lipca 2025 roku detektor Fermi Gamma-ray Burst Monitor należący do NASA zarejestrował nadzwyczajne zjawisko: GRB 250702B, rozbłysk gamma, którego emisja trwała około 25 000 sekund, czyli blisko siedem godzin. Zespół składający się z ponad pięćdziesięciu badaczy przeanalizował dane i opublikował wyniki w serwisie preprintów arXiv, dochodząc do wniosku, że rozbłysku nie da się wyjaśnić za pomocą żadnego z dotychczas potwierdzonych modeli progenitorów.

Kluczowe obserwacje

Rozbłysk wykazywał kilka ekstremalnych właściwości:

• Czas trwania wynoszący około 25 000 sekund, znacznie dłuższy niż poprzedni rekord wynoszący około 15 000 sekund.
• Bardzo twarde widmo i wysoka energia szczytowa, przy czym fotony w układzie spoczynkowym przekraczały 10 MeV.
• Subsekundowa zmienność połączona z wysoką całkowitą energią emisji, co jest charakterystyką zazwyczaj kojarzoną z ultrarelatywistycznymi dżetami pochodzącymi ze zwartego, szybko rotującego silnika centralnego.

Dlaczego standardowe modele zawiodły

Zespół badawczy systematycznie ocenił znane progenitory rozbłysków gamma i stwierdził, że są one niezgodne z obserwacjami:

Wyjaśnienie: fuzja z jądrem helu

Aby wyjaśnić ekstremalny czas trwania, twardość widmową i szybką zmienność, zespół proponuje scenariusz fuzji z jądrem helu (helium merger). W tym modelu układ podwójny zawiera czarną dziurę o masie gwiazdowej oraz gwiazdę towarzyszącą, która ewoluuje i powiększa się. W miarę jak towarzysz rośnie, pochłania czarną dziurę. Czarna dziura porusza się następnie spiralnie do wewnątrz przez otoczkę gwiazdy, tracąc energię orbitalną wskutek tarcia i oddziaływań pływowych, aż dotrze do gęstego jądra helu.

Kiedy czarna dziura dotrze do jądra, wysoki moment pędu układu napędza akrecję poprzez dysk, zamiast bezpośredniego opadania materii. Dysk ten może wytwarzać silne pola magnetyczne i zasilać ultrarelatywistyczne dżety, podczas gdy procesy lepkościowe generują potężne wiatry. Połączenie dżetów i towarzyszącej im eksplozji przypominającej supernową może wywołać długotrwałą, wysokoenergetyczną emisję gamma, zgodną z obserwacjami GRB 250702B.

Implikacje

Model fuzji z jądrem helu łączy ewolucję układów podwójnych, nietypowe supernowe i długotrwałe rozbłyski gamma w jedną spójną strukturę. Sugeruje on również potencjalne powiązania między takimi zdarzeniami a źródłami fal grawitacyjnych, ponieważ dynamika zjawiska obejmuje obiekty zwarte wchodzące w głębokie interakcje z gwiezdnymi towarzyszami.

Dane i publikacja