Siedmiogodzinny sygnał gamma z kosmosu łamie wszystkie zasady

Impuls trwał nie sekundy, ale aż siedem godzin, trzykrotnie narastał i jeszcze przez wiele miesięcy żarzył się słabą poświatą. Teraz dwa niezależne zespoły badaczy proponują zupełnie różne wyjaśnienia, a każde z nich byłoby dla kosmologii małą rewolucją.

Nietypowy kosmiczny błysk, który nie chciał zgasnąć

2 lipca 2025 roku kosmiczny teleskop Fermi, należący do NASA, zarejestrował gwałtowny rozbłysk promieniowania gamma. Zjawisko otrzymało oznaczenie GRB 250702B i od pierwszych minut było jasne, że mamy do czynienia z czymś niecodziennym.

Standardowe rozbłyski gamma trwają ułamek sekundy, czasem kilka sekund. W skrajnych przypadkach są tak potężne, że w jednej chwili emitują więcej energii niż Słońce w całym swoim życiu. Tym razem reguły przestały obowiązywać.

GRB 250702B trwał około siedmiu godzin, miał trzy wyraźne „piki” jasności i pozostawił po sobie długotrwałą, stopniowo gasnącą poświatę widoczną przez miesiące.

Początkowe analizy sugerowały, że źródło zjawiska znajduje się w naszej własnej galaktyce. Gdyby to się potwierdziło, byłby to jeden z najbliższych i najbardziej ekstremalnych rozbłysków tego typu. Szybko okazało się jednak, że sytuacja jest dużo bardziej złożona.

Od „to musi być blisko” do 8 miliardów lat świetlnych

Do gry wkroczyły najpotężniejsze instrumenty optyczne, jakie ma do dyspozycji astronomia: naziemny Very Large Telescope oraz Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba. Ich zadaniem było precyzyjne ustalenie, skąd w przestrzeni nadleciał sygnał.

Obserwacje spektroskopowe pokazały, że źródło leży nie w Drodze Mlecznej, ale w odległej galaktyce, około 8 miliardów lat świetlnych od Ziemi. To oznacza, że zdarzenie miało miejsce, gdy Wszechświat był mniej więcej o połowę młodszy niż dziś.

Dla badaczy był to szok z dwóch powodów: po pierwsze, tak długi i złożony rozbłysk nie pasuje do znanych kategorii, po drugie – mimo gigantycznej odległości Fermi zarejestrował go wyjątkowo wyraźnie. Zjawisko musiało być więc skrajnie energetyczne.

Galaktyczna kolizja jako kosmiczna zapałka

Pierwszy zespół naukowców skupił się na samej galaktyce, w której doszło do rozbłysku. Wykorzystano do tego między innymi teleskopy Magellan i Keck pracujące w podczerwieni. Dzięki obserwacjom udało się zajrzeć przez gęste obłoki pyłu, które zwykle zasłaniają taki obszar.

Za zasłoną materii wyłoniło się ogromne, masywne galaktyczne „miasto” gwiazd. Według szacunków zawiera ono ponad 40 miliardów razy większą masę niż Słońce. Obraz z Teleskopu Webba dodatkowo pokazał, że nie jest to spokojny, symetryczny układ.

Galaktyka, która „gości” GRB 250702B, wygląda na wyraźnie zniekształconą, rozciągniętą i chaotyczną – jak obiekt będący w trakcie zderzenia i łączenia się z inną galaktyką.

W takim otoczeniu panują ekstremalne warunki: gwałtowny proces powstawania nowych gwiazd, częste kolizje obiektów, silne pola grawitacyjne. Badacze sugerują kilka możliwych scenariuszy, które właśnie w takiej galaktycznej „bitwie” mogły doprowadzić do nietypowego sygnału:

• nietypowa śmierć masywnej gwiazdy, która zapadła się w sposób odbiegający od standardowego modelu supernowej,
• zderzenie gwiazdy z czarną dziurą i jej gwałtowne rozerwanie,
• rozszarpanie gwiazdy przez bardzo gęsty obiekt, np. gwiazdę neutronową,
• łańcuch zjawisk związanych z burzliwym łączeniem się dwóch galaktyk w całość.

Według tego zespołu chaotyczna, rozrywana galaktyka tworzy idealne środowisko dla rzadkiej, ultradługiej eksplozji, jakiej teleskopy wcześniej nie rejestrowały.

Druga hipoteza: ślad po „brakującym” typie czarnej dziury

Niezależnie od tych badań inna grupa astronomów wysunęła zupełnie inną propozycję. W jej centrum znajduje się zagadka, która od lat dręczy astrofizyków: gdzie są czarne dziury pośredniej wielkości?

W uproszczeniu, dziś obserwuje się dwa skrajne typy: stosunkowo małe czarne dziury o masach kilku–kilkudziesięciu Słońc oraz giganty w centrach galaktyk, ważące miliony czy miliardy mas Słońca. Modele teoretyczne przewidują też „środkową” kategorię, ale takich obiektów zidentyfikowano bardzo niewiele i zawsze z dużą niepewnością.

Według tej hipotezy GRB 250702B jest sygnałem z takiej właśnie czarnej dziury „średniej klasy”. Badacze oszacowali, że obiekt mógł mieć około 6500 mas Słońca. Co więcej, miał rozrywać gwiazdę podobną do Słońca daleko od centrum swojej galaktyki.

Gwiazda w śmiertelnym tańcu wokół czarnej dziury

Klucz tkwi w tym, jak wyglądał cały proces. Zamiast natychmiast połknąć gwiazdę, czarna dziura wciągała ją stopniowo. Gwiazda krążyła wokół niej kilka razy, tracąc przy każdej orbicie część swojej materii.

Za każdym zbliżeniem do czarnej dziury z gwiazdy odrywały się strumienie gazu, które nagrzewały się do ekstremalnych temperatur i wysyłały w kosmos nowe porcje promieniowania gamma.

Taki scenariusz tłumaczyłby zarówno siedmiogodzinny czas trwania zjawiska, jak i trzy wyraźne maksimum jasności. Fermi mógł zarejestrować kolejne „uderzenia” materii o czarną dziurę, zanim gwiazda ostatecznie zniknęła.

Jeśli ten model okaże się trafny, GRB 250702B byłby pierwszym dobrze udokumentowanym przypadkiem, gdy czarna dziura pośredniej wielkości dosłownie rozszarpuje gwiazdę na naszych oczach – oczywiście z ogromnym, kosmicznym opóźnieniem.

Co mówią dane z Teleskopu Webba

Dodatkowe informacje przyniosły szczegółowe zdjęcia wykonane 5 listopada 2025 roku przez Teleskop Jamesa Webba. Uzyskano wtedy najostrzejszy dotąd obraz galaktyki, w której doszło do rozbłysku.

Analiza pokazała, że samo źródło sygnału nie leży w centrum galaktyki. To ważna wskazówka: gdyby impuls pochodził bezpośrednio z supermasywnej czarnej dziury w jądrze, należałoby spodziewać się innego typu aktywności. Lokalizacja bardziej pasuje właśnie do pośredniej czarnej dziury lub gwiazdy kończącej życie na skraju zderzających się struktur.

Oba zespoły bazują na tym samym zestawie danych, lecz kładą nacisk na różne elementy: jeden widzi przede wszystkim dramatyczne środowisko łączących się galaktyk, drugi – sygnał brakującego ogniwa w „rodzinie” czarnych dziur.

Dlaczego ten sygnał tak elektryzuje naukowców

GRB 250702B stał się jednym z najlepiej monitorowanych zjawisk gamma w historii. Analizy trafiły już do dwóch prestiżowych czasopism naukowych: The Astrophysical Journal Letters oraz Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Spór między hipotezami nie oznacza chaosu, tylko normalny proces w nauce: z czasem dodatkowe obserwacje i symulacje pozwolą wykluczyć część scenariuszy.

Dla astrofizyków to unikalne laboratorium z kilku powodów. Po pierwsze, mogą sprawdzić, jak zachowują się gwiazdy i materia w galaktyce, która dopiero tworzy się z połączenia dwóch mniejszych układów. Po drugie, mają szansę wreszcie uchwycić w akcji czarną dziurę pośredniej masy, długo przewidywaną przez teorię, ale słabo udokumentowaną obserwacjami.

Dla nas, zwykłych śmiertelników, taka historia dobrze pokazuje skalę zjawisk, które dzieją się w kosmosie zupełnie poza naszym wpływem. Sygnał, który dziś rejestrują teleskopy, powstał miliardy lat temu, gdy na Ziemi nie istniało jeszcze nawet najprostsze życie wielokomórkowe.

Jak w ogóle „słyszymy” takie zdarzenia

Żeby lepiej zrozumieć szum wokół GRB 250702B, warto wiedzieć, jak działa sam proces rejestrowania takich sygnałów. Promieniowanie gamma to najbardziej energetyczna część widma elektromagnetycznego. Atmosfera Ziemi skutecznie je blokuje, dlatego detektory trzeba wynosić w kosmos.

Teleskopy takie jak Fermi mierzą czas nadejścia pojedynczych cząstek i ich energię. Gdy w krótkim czasie dociera ich bardzo dużo, system alarmuje naukowców o potencjalnym rozbłysku. Kolejne obserwatoria w różnych zakresach – od promieni X po fale radiowe – próbują wtedy szybko skierować swoje zwierciadła w ten sam punkt nieba.

Dzięki temu powstaje coś w rodzaju wielowarstwowego zdjęcia: widać nie tylko sam impuls gamma, ale też jego „echo” w postaci poświaty w innych zakresach widma. To właśnie ta poświata pozwala namierzyć galaktykę macierzystą i obliczyć jej odległość.

W kolejnych latach astronomowie będą wracać do danych z GRB 250702B, zestawiać je z nowymi ultradługimi błyskami i udoskonalać swoje modele. Bardzo możliwe, że obecne dwie konkurencyjne hipotezy nie wykluczają się w pełni. W jednych przypadkach główną rolę może grać dzika kosmiczna „dzielnica” łączących się galaktyk, w innych – czarne dziury pośredniej masy żerujące na niczego niepodejrzewających gwiazdach.