Niewyjaśniony sygnał z głębokiego kosmosu sprzed 8 miliardów lat świetlnych

Nadzwyczajny rozbłysk, który nie chciał ustać

2 lipca 2025 roku należący do NASA Kosmiczny Teleskop Gamma Fermi odnotował coś, co początkowo wyglądało na kolejny rutynowy błysk z głębokiego kosmosu. Zamiast krótkiego, trwającego sekundy błysku typowego dla rozbłysków gamma, detektor zarejestrował źródło, które pulsowało przez około siedem godzin – gwałtowny, przerywany sygnał skatalogowany jako GRB 250702B. Sygnał, zlokalizowany później w zapylonej galaktyce oddalonej o około 8 miliardów lat świetlnych, niósł ze sobą mieszankę intensywnego promieniowania gamma oraz innych emisji wysokoenergetycznych, co zmusiło badaczy do poszukiwania wyjaśnień wykraczających poza standardowe schematy.

Zdarzenie wykraczające poza modele

Rozbłyski gamma (GRB) dzielą się na dwie główne klasy: krótkie rozbłyski trwające mniej niż dwie sekundy oraz długie rozbłyski, które zazwyczaj trwają od kilku sekund do kilku minut. GRB 250702B spektakularnie przełamał te granice. Przerywany wzorzec i wielogodzinny czas trwania nie przypominają niczego, co społeczność naukowa uznawała dotąd za przypadek podręcznikowy. „Był to najdłuższy rozbłysk gamma, jaki zaobserwowali ludzie – na tyle długi, że nie pasuje do żadnego z naszych istniejących modeli przyczyn powstawania rozbłysków gamma” – powiedział Jonathan Carney, główny autor badania opisującego to zdarzenie, w materiałach towarzyszących publikacji w The Astrophysical Journal Letters z 26 listopada 2025 roku.

Odkrycie teleskopu Fermi zainicjowało intensywną kampanię obserwacji uzupełniających. W stronę obiektu skierowano instrumenty naziemne i kosmiczne, w tym teleskopy Gemini w Chile i na Hawajach, Very Large Telescope należący do Europejskiego Obserwatorium Południowego, Obserwatorium W. M. Kecka oraz Kosmiczny Teleskop Hubble’a. Ponieważ środowisko macierzyste jest bogate w pył, światło widzialne zostało w dużej mierze wytłumione; astronomowie polegali na pomiarach w podczerwieni i wysokoenergetycznym promieniowaniu rentgenowskim, aby zlokalizować zdarzenie i zbadać jego otoczenie.

Obserwacje te wskazały na galaktykę macierzystą z silną ekstynkcją pyłową w odległości kosmologicznej około 8 miliardów lat świetlnych. Modelowanie rozbłysku i jego poświaty wskazuje, że materia została wyrzucona z prędkościami relatywistycznymi – wynoszącymi co najmniej 99 procent prędkości światła – skupiona w wąskich dżetach skierowanych, przypadkiem, niemal bezpośrednio w stronę Ziemi. Połączenie energetycznych dżetów i gęstej materii okołogwiazdowej jest częścią tego, co czyni interpretację tak trudną: sygnał musiał przebić się przez gęsty całun gazu i pyłu, aby stać się widocznym dla naszych instrumentów.

Trzy wiodące, lecz niejednoznaczne scenariusze

Zespół badawczy przedstawił trzy ogólne scenariusze, które teoretycznie mogłyby wygenerować tak przedłużony wybuch wysokiej energii, podkreślając jednocześnie, że żaden z nich nie pasuje jeszcze w pełni do uzyskanych danych.

• Przedłużony kolapsar (śmierć masywnej gwiazdy): W standardowym modelu długiego rozbłysku gamma bardzo masywna, szybko rotująca gwiazda zapada się, tworząc czarną dziurę lub magnetar, który wyrzuca dżety przebijające się przez gwiazdę. Jeśli centralny silnik pozostaje aktywny znacznie dłużej niż oczekiwano – być może dlatego, że akrecja materii gwiezdnej przebiega w nietypowy, przedłużony sposób – mogłoby to podtrzymać emisję gamma przez wiele godzin. Jednak obecne obliczenia dotyczące kolapsarów mają trudności z utrzymaniem wymaganej mocy silnika w tak długich skalach czasowych.
• Czarna dziura żywiąca się gwiazdą (zjawisko typu rozerwania pływowego): Supermasywna czarna dziura rozrywająca gwiazdę (zjawisko rozerwania pływowego, TDE) może generować długie rozbłyski wysokiej energii, ale systemy te zazwyczaj znajdują się w centrach galaktyk i mają inne sygnatury widmowe oraz czasowe niż klasyczne rozbłyski gamma. Mniejsza czarna dziura pochłaniająca zwartą gwiazdę lub nietypowe rozerwanie pływowe poza jądrem galaktyki mogłoby wywołać przedłużoną aktywność, ale dostępne dane nie potwierdzają jeszcze takiej geometrii.
• Połączenie gwiazdy helowej i czarnej dziury: W tym modelu zwarta czarna dziura opada spiralnie do jądra masywnej gwiazdy helowej, inicjując gwałtowną akrecję po dotarciu do regionów centralnych. Interakcja ta może, w niektórych eksperymentach numerycznych, generować przedłużone epizody aktywności dżetów, gdy czarna dziura przebija się przez jądro, a ostatecznie je pochłania. Scenariusz ten jest atrakcyjny, ponieważ naturalnie łączy długi czas trwania ze skoncentrowaną, zapyloną otoczką gwiezdną – pozostaje jednak spekulatywny, dopóki symulacje nie będą w stanie dopasować się do szczegółowej krzywej blasku i zaobserwowanych widm.

Dlaczego sygnał jest ważny poza samym nagłówkiem

GRB 250702B ma duże znaczenie, ponieważ testuje granice tego, jak obiekty zwarte – gwiazdy neutronowe i czarne dziury – oddziałują ze swoim otoczeniem. Każde z proponowanych wyjaśnień bada inny reżim fizyczny: późne zachowanie akreujących czarnych dziur w zapadających się gwiazdach, dynamikę rozerwania gwiazdy i opadania materii (fallback) oraz hydrodynamikę łączenia się obiektów zwartych wewnątrz otoczek gwiezdnych. Pojedynczy, dobrze zaobserwowany przypadek odstający może zmusić teoretyków do dopracowania modeli lub uwzględnienia czynników fizycznych, które wcześniej ignorowano.

W praktyce zdarzenie to pokazuje również, jak istotna jest skoordynowana, szybka obserwacja uzupełniająca. Detekcja promieniowania gamma przez teleskop Fermi uruchomiła zegar, ale dopiero globalny zestaw teleskopów optycznych i podczerwonych oraz obserwatoriów kosmicznych pozwolił scharakteryzować galaktykę macierzystą i ekstynkcję, która ukryła rozbłysk w świetle widzialnym. Instrumenty radiowe i neutrinowe nie odegrały znaczącej roli w początkowych raportach; autorzy i inne grupy prawdopodobnie przeszukają teraz archiwalne dane radiowe i zaplanują obserwacje typu target-of-opportunity, ponieważ odpowiedniki radiowe mogą śledzić rozszerzające się fronty fal uderzeniowych i pomóc w określeniu budżetu energetycznego w późniejszych fazach.

Następne kroki i otwarte pytania

Naukowcy będą kontynuować poszukiwania podobnych długotrwałych rozbłysków w danych archiwalnych i napływających, a także przeprowadzać dedykowane symulacje mające na celu odtworzenie wzorca pulsacji i widma w różnych długościach fal. Jeśli GRB 250702B reprezentuje ekstremalny kraniec znanego zachowania progenitorów – kolapsar z niezwykle długą aktywnością silnika – wówczas zdarzenie to mówi nam coś o zmienności procesów śmierci masywnych gwiazd. Jeśli natomiast reprezentuje zupełnie inny rodzaj progenitora, taki jak rzadkie połączenie lub zdarzenie pływowe, otwiera to nowy rozdział w astronomii zjawisk przejściowych wysokich energii.

Źródła

• The Astrophysical Journal Letters (artykuł o GRB 250702B)
• NASA — Fermi Gamma‑ray Space Telescope
• Gemini Observatory (Chile i Hawaje)
• European Southern Observatory — Very Large Telescope
• W. M. Keck Observatory
• Hubble Space Telescope
• NOIRLab / NSF / AURA