Czarna dziura oddalona o 12 tys. lat świetlnych kieruje swój dżet w stronę Ziemi

Czarna dziura oddalona od Ziemi o około 12 000 lat świetlnych wyrzuca strumień plazmy z prędkością bliską prędkości światła, a dżet ten skierowany jest mniej więcej w naszym kierunku. Układ, zakurzona gwiazda podwójna znana jedynie pod katalogową nazwą IRAS 18293-0941, jest najmocniejszym jak dotąd kandydatem na „mikroblazara” – gwiezdnej wielkości odpowiednika blazarów, które świecą z jąder odległych galaktyk.

Ma to znaczenie z dwóch powodów. Każdy znany dotąd blazar znajduje się miliony lub miliardy lat świetlnych stąd, więc miniaturowy odpowiednik wewnątrz Drogi Mlecznej to laboratorium tuż za rogiem. Zespół stojący za odkryciem argumentuje ponadto, że drugi dżet układu – ten skierowany od nas – uderza w obłok gazu, gdzie może rozpędzać cząstki do energii rzędu biliarda elektronowoltów, czyli ponad sto razy więcej niż energia wiązek protonów w Wielkim Zderzaczu Hadronów.

Mikrokważary – układy podwójne, w których czarna dziura lub gwiazda neutronowa ściąga gaz z towarzysza i wyrzuca jego część w postaci dwóch wąskich dżetów – są znane od dziesięcioleci. Gdy taki dżet skierowany jest blisko naszej linii widzenia, teoria względności sprawia, że połowa pędząca w naszą stronę staje się znacznie jaśniejsza, podczas gdy oddalająca się prawie znika. Efekt ten, zwany wzmocnieniem dopplerowskim, odpowiada za ogromną jasność blazarów. Galaktyczna wersja tego zjawiska była przewidywana od dawna, ale każdy wcześniejszy kandydat nie wytrzymywał weryfikacji.

Jak dżet ukrył się za ścianą pyłu

„Siedzi za tak grubą warstwą pyłu, że jest praktycznie niewidoczny na standardowych zdjęciach optycznych” – powiedział główny autor badania Josep Martí z Uniwersytetu w Jaén w Hiszpanii. Obiekt został wcześniej oznaczony jako możliwy rentgenowski układ podwójny, a potem – jak ujął to badacz – „skatalogowany dekady temu i mniej więcej zapomniany”.

Falę radiową, która przenika przez pył, zdradziła jego obecność. Zdjęcia przeglądowe wykonane w odstępach lat pokazywały zwarte jądro i pojedynczy płat po jednej stronie, bez śladu drugiego – to cecha stałego dżetu, a nie jednorazowego rozbłysku.

Archiwalne obrazy z Very Large Array oraz ośmiogodzinna obserwacja z wykorzystaniem Europejskiej Sieci VLBI, która łączy radioteleskopy na różnych kontynentach w jeden wirtualny teleskop, prześledziły ten sam jednostronny dżet od najmniejszych skal aż po płat. Dżet zbliżający się do nas jest co najmniej 26 razy jaśniejszy niż jakikolwiek ślad jego bliźniaka, co wymaga gazu poruszającego się szybciej niż dwie trzecie prędkości światła w odległości około 48 stopni od naszej linii widzenia. Przy przykładowej prędkości trzech czwartych prędkości światła kąt ten wynosi około 26 stopni.

Decydującym testem była pozycja. Radiowa pozycja dżetu, zmierzona z dokładnością do tysięcznych części sekundy kątowej, pokrywa się z pozycją gwiazdy wyznaczoną przez satelitę Gaia Europejskiej Agencji Kosmicznej, co wyklucza typowego oszusta: odległą aktywną galaktykę leżącą za gwiazdą Drogi Mlecznej. Jak stwierdził Benito Marcote z Wspólnego Instytutu VLBI ERIC w Holandii, „to potwierdziło: dżet należy do układu gwiezdnego”.

Monitoring optyczny z hiszpańskich teleskopów oraz Zwicky Transient Facility wykazał wahania jasności o zaledwie 0,02 magnitudo, powtarzające się co 11,38 dnia – okres orbitalny pary. Tak małe wahania, bez zaćmień, oznaczają, że widzimy orbitę niemal z przodu, nachyloną pod kątem około 20 stopni. Dżety wystrzeliwane prostopadle do tej orbity powinny być skierowane blisko nas, dokładnie tak, jak wskazują dane radiowe. Widma z Calar Alto wskazują na gorącego, masywnego olbrzyma lub nadolbrzyma jako towarzysza, który traci gaz z prędkością 300–400 kilometrów na sekundę, tworząc zakurzoną otoczkę.

Drugi dżet uderza w obłok

Dżet skierowany w naszą stronę napotyka rozrzedzony gaz i rozprasza się w szeroki, słaby bąbel. Oddalający się dżet pozostaje wąski, dopóki nie uderzy w gęsty materiał dziesiątki parseków dalej (jeden parsek to około 3,26 roku świetlnego). Tam, na zdjęciach radiowych z południowoafrykańskiego układu MeerKAT, widać zwartą gorącą plamę otoczoną świecącym wodorem i ciepłym pyłem: front fali uderzeniowej, niczym fala dziobowa statku.

Przeglądy tlenku węgla umieszczają wzdłuż tej linii widzenia duży obłok molekularny w tej samej odległości 3,6 kiloparseka, co pozwala zespołowi na ustalenie odległości 12 000 lat świetlnych. Gorąca plama pokrywa się również z LHAASO J1831-1007u*, źródłem promieni gamma powyżej 100 teraelektronowoltów wykrytym przez chińskie obserwatorium Large High Altitude Air Shower Observatory.

„Elegancja polega na tym, że silnik przyspieszający i cel to dwa różne obiekty, oddalone od siebie o dziesiątki parseków” – powiedział współautor Pedro Luque-Escamilla z Uniwersytetu w Jaén. W modelu zespołu protony przyspieszone przez dżet uciekają do obłoku i zderzają się z jego gazem, wytwarzając krótkożyciowe cząstki zwane pionami, które rozpadają się na promienie gamma obserwowane przez LHAASO. Zbudowany wokół czarnej dziury o masie 10 mas Słońca, zasilanej w szalonym tempie, model odtwarza światło układu od fal radiowych po najwyższe energie promieni gamma.

Jak to się porównuje

Blazary w innych galaktykach są napędzane przez supermasywne czarne dziury o masach od milionów do miliardów Słońc, a nawet jeden z najbliższych, Markarian 421, leży około 400 milionów lat świetlnych stąd. IRAS 18293-0941 jest napędzany przez czarną dziurę o modelowanej masie około 10 mas Słońca i znajduje się mniej niż w połowie odległości do czarnej dziury w centrum Drogi Mlecznej, Sagittarius A*, która jest oddalona o około 26 000 lat świetlnych.

Wcześniejsi kandydaci nie wytrzymali weryfikacji. V4641 Sagittarii brakowało stałego dżetu i niezależnego pomiaru jego orientacji, a czarna dziura w układzie podwójnym 4U 1543-47 wytworzyła jednostronny dżet nachylony mniej niż 27 stopni od naszej linii widzenia tylko podczas wybuchu. IRAS 18293-0941 ma dżet, który wygląda tak samo na przestrzeni lat obserwacji, a także orbitę, której nachylenie można zmierzyć osobno – kombinację, której astronomowie używają do klasyfikacji blazarów.

Układ dołącza również do rosnącej listy mikrokważarów powiązanych z najbardziej energetycznym światłem w galaktyce. Obserwatoria promieni gamma powiązały ostatnio SS 433 i V4641 Sagittarii z emisją ultra-wysokiej energii, co dodaje dowodów na to, że pozostałości po supernowych nie są jedynymi głównymi akceleratorami cząstek w Drodze Mlecznej.

Czego to nie rozstrzyga

Sama praca naukowa nazywa IRAS 18293-0941 „przekonującym kandydatem na galaktycznego mikroblazara”, a nie zamkniętą sprawą.

Czarna dziura nie została zważona. Jej masa 10 mas Słońca jest założeniem modelu, a typ towarzysza jest niepewny: pył tak bardzo zasłania światło gwiazdy, że nie można wykluczyć jasnego błękitnego olbrzyma zmiennego, rzadszego i niestabilnego rodzaju masywnej gwiazdy.

Odległość to drugi słaby punkt. Gaia uzyskała formalnie ujemną paralaksę, co nie daje użytecznej odległości, a starsze badania umieszczały układ w odległości 8–9 kiloparseków, czyli ponad dwa razy dalej. Wartość 12 000 lat świetlnych zakłada, że dżet rzeczywiście uderza w obłok w odległości 3,6 kiloparseka.

Brakuje również klasycznej cechy blazara: szybkiego migotania. Zespół nie znalazł zmian optycznych w ciągu godziny z dokładnością do 0,01 magnitudo i argumentuje, że zakurzona otoczka wygładza szybkie zmiany – to wiarygodne wyjaśnienie, które wciąż wymaga sprawdzenia.

Wreszcie, związek z promieniami gamma opiera się na pozycji i modelowaniu. LHAASO J1831-1007u* było wcześniej wstępnie wiązane z innymi obiektami w tym samym zatłoczonym regionie, a prędkość i kąt dżetu są raczej zakresami niż bezpośrednimi pomiarami.

Najczęstsze pytania o mikroblazara

Czym jest mikroblazar?

Mikroblazar to mikrokważar, którego dżet skierowany jest blisko naszej linii widzenia. Jest to układ podwójny, w którym czarna dziura o masie gwiazdowej lub gwiazda neutronowa odżywia się gwiazdą towarzyszącą i wystrzeliwuje dżety. Ponieważ dżet zmierza mniej więcej w naszym kierunku, teoria względności sprawia, że wydaje się jaśniejszy, podobnie jak w przypadku gigantycznych blazarów odległych galaktyk.

Czy dżet czarnej dziury skierowany w Ziemię jest niebezpieczny?

Nie. IRAS 18293-0941 znajduje się około 12 000 lat świetlnych stąd, a dżet skierowany w naszą stronę rozprasza się w szeroki, słaby bąbel blisko swojego źródła. To, co dociera do Ziemi, to słaba emisja radiowa, promieniowanie rentgenowskie i gamma, które mogą wykryć tylko czułe obserwatoria.

Jak daleko jest IRAS 18293-0941?

Zespół szacuje odległość na około 3,6 kiloparseka, czyli mniej więcej 12 000 lat świetlnych, w oparciu o obłok molekularny, w który uderza dżet. To mniej niż połowa odległości do centrum Drogi Mlecznej, choć starsze szacunki umieszczały go ponad dwa razy dalej.

Jaka jest różnica między mikrokważarem a blazarem?

Oba to dżety z zasilanej czarnej dziury. Blazar jest napędzany przez supermasywną czarną dziurę w jądrze galaktyki, o masie milionów lub miliardów Słońc, a jego dżet jest skierowany w naszą stronę. Mikrokważar jest napędzany przez czarną dziurę lub gwiazdę neutronową o masie kilku mas Słońca w układzie podwójnym. Mikroblazar łączy te dwa zjawiska: mikrokważar, którego dżet przypadkowo jest skierowany w naszym kierunku.

Badanie, przeprowadzone przez zespół z Hiszpanii, Holandii i Argentyny, zostało opublikowane jako preprint 1 września 2026 roku i zaakceptowane przez czasopismo Astronomy & Astrophysics; Holenderska Szkoła Badań Astronomicznych ogłosiła je 22 września. Opiera się na obserwacjach Europejskiej Sieci VLBI przeprowadzonych 26 maja 2024 roku, monitoringu optycznym przez cały 2024 rok oraz widmach z Calar Alto z połowy 2025 roku. Kolejnym krokiem są ukierunkowane obserwacje miejsca zderzenia. „Planujemy więcej obserwacji gorącej plamy, w którą uderza dżet” – powiedział Marcote.

Źródło: Martí i in., „A Galactic microblazar as a potential accelerator of ultra-high-energy particles”, Astronomy & Astrophysics, 2026. DOI: 10.1051/0004-6361/202661105

Tagi: Milky Way, czarne dziury, IRAS 18293-0941, LHAASO, microblazar, mikrokwazar