Událost TDE. Kredit: DESY, Science Communication Lab.

Kdysi ve vzdálené galaxii došlo k tomu, že supermasivní černá díra rozervala hvězdu a sežrala asi polovinu její hmoty. Během hostiny černá díra vypálila mohutný výtrysk energie, který se rozletěl do okolního vesmíru. Součástí výtrysku bylo i vysokoenergetické neutrino (cca 0,2 PeV), které doletělo až na Zemi.

Robert Stein uprostřed. Kredit: DESY, Dae Seon Seo.

1. října 2019 ho detekovala polární observatoř IceCube Neutrino Observatory v Antarktidě na jižním pólu. V té době Robert Stein z německého German Electron Synchrotron (DESY) a jeho kolegové s pomocí zařízení Zwicky Transient Facility v Kalifornii sledovali tragický osud hvězdy, která se dostala příliš blízko k supermasivní černé díře jedné vzdálené galaxie. Černá díra ji roztrhala a podstatnou část její hmoty pozřela. Byla z toho vesmírná show na celé měsíce.

Tato událost TDE (Tidal disruption event) se přitom odehrála ve stejné oblasti vesmíru, kam observatoř Ice Cube vystopovala původ výše zmíněného neutrina. Steinův tým dospěl k závěru, že neutrino, které detekovala, vyletělo od supermasivní černé díry v době destrukce hvězdy. Pokud to tak skutečně bylo, tak jde o první neutrino z takové události, jaké jsme pozorovali.

IceCube Neutrino Observatory. Kredit: IceCube Collaboration/NSF.

Jak říká Stein, astrofyzici již dříve předpovídali, že při pozření hvězdy černou dírou mohou vznikat taková neutrina: Jak se zdá, jejich výzkum to potvrzuje. Aby v takovém případě vzniklo vysokoenergetické neutrino, tak musí dojít k urychlení částice, obvykle protonu, na extrémní rychlost, a poté k její srážce s jiným protonem nebo třeba fotonem. V takové srážce vznikne sprška menších částic, včetně neutrin. Takových situací známe jen pár, vesměs extrémních záležitostí. Teď k nim můžeme připočítat události TDE, které by se mohly stát významným zdrojem neutrin ve vesmíru.

Jisto vadou na kráse je fakt, že v tomto případě přesně neznáme mechanismus, který by při sežrání hvězdy supermasivní černou dírou urychlil protony na extrémní rychlosti. Záhadu dále prohlubuje fakt, že zmíněné neutrino bylo detekováno až 154 dní po nejvyšším píku pozorované aktivity události s pozřením hvězdy. Právě v té době událost TDE značně pohasla. Snad to má co dělat s akrečním diskem hmoty a s mohutnými magnetickými poli, která obklopují supermasivní černou díru. Podle badatelů také možná v té době záři události TDE zaclonil oblak fotonů v blízkosti černé díry. Neutrino pak mohlo vzniknout při srážce jednoho z těchto fotonů s urychlenou částicí.

Video: Zwicky Transient Facility Opens Its Eyes to the Volatile Cosmos

Literatura

New Scientist 22. 2. 2021.

Nature Astronomy online 22. 2. 2021.

Nature Astronomy online 22. 2. 2021 (druhý článek).