Tajemniczy sygnał z kosmosu trwał siedem godzin. Naukowcy mają dwie zaskakujące hipotezy

Siedem godzin nieprzerwanego kosmicznego błysku, trzy wyraźne piki i poświata widoczna przez miesiące – astronomowie drapią się po głowie.

To, co teleskop Fermi zarejestrował latem 2025 roku, zupełnie nie pasuje do znanych scenariuszy gwałtownych zjawisk kosmicznych. Zdarzenie nazwane GRB 250702B łamie praktycznie każdą regułę, jaką naukowcy dotąd kojarzyli z rozbłyskami gamma.

Eksplozja z głębi kosmosu, która nie chciała się skończyć

2 lipca 2025 roku kosmiczny teleskop Fermi, należący do NASA, zarejestrował gwałtowny wzrost promieniowania gamma. Instrumenty pokazały coś, czego nikt się nie spodziewał: rozbłysk trwał nie ułamek sekundy, lecz około siedmiu godzin. W tym czasie jego jasność rosła trzykrotnie, tworząc wyraźne piki, a po samym zdarzeniu utrzymywała się słabnąca poświata, widoczna jeszcze przez kolejne miesiące.

Typowe błyski gamma to jedne z najkrótszych i najbardziej energetycznych zjawisk we Wszechświecie. Zwykle kończą się, zanim przeciętny człowiek zdąży policzyć do jednego. Zdarza się, że w takim pojedynczym rozbłysku uwalnia się więcej energii niż Słońce wypromieniuje przez cały okres swojego istnienia. GRB 250702B okazał się przy tym wszystkim czymś zupełnie innym – energetyczną „pożogą”, która utrzymywała się nieporównanie dłużej niż klasyczne zdarzenia tego typu.

Rozbłysk GRB 250702B trwał około 1000 razy dłużej, niż przewidują standardowe modele dla podobnych zjawisk.

Najpierw podejrzenie: „to musi być coś w naszej galaktyce”

Tak nietypowy sygnał początkowo skłonił badaczy do bardzo zachowawczej hipotezy. Zespół analizujący dane przypuszczał, że źródło leży stosunkowo blisko – być może gdzieś w obrębie Drogi Mlecznej. Długi czas trwania i nieregularna struktura rozbłysku mogłyby w takim przypadku wynikać z mniej ekstremalnego, „lokalnego” zjawiska, które tylko udawało jasnością klasyczny kosmiczny kataklizm.

Ta wizja szybko się posypała, gdy do gry weszły największe ziemskie instrumenty oraz kosmiczny teleskop Jamesa Webba. Obserwacje Very Large Telescope oraz Webba pokazały, że źródło znajduje się mniej więcej 8 miliardów lat świetlnych od nas. To oznacza, że sygnał wyruszył w drogę, zanim powstał Układ Słoneczny.

GRB 250702B: sygnał z młodego, gwałtownego kosmosu

Odległość rzędu miliardów lat świetlnych przenosi nas do epoki, w której galaktyki gwałtownie rosły, zderzały się i formowały na nowo. Energetyczne zjawiska w takim otoczeniu bywają częstsze i bardziej ekstremalne. GRB 250702B idealnie wpisuje się w tę scenerię, ale jego szczegóły nadal nie pasują do prostych wyjaśnień.

Źródło leży w odległym, masywnym systemie galaktycznym, który przechodzi burzliwy etap łączenia i deformacji.

Pierwsza hipoteza: chaos dwóch zderzających się galaktyk

Pierwszy zespół astronomów skupił się na samym „domu” rozbłysku. Wykorzystał do tego potężne teleskopy pracujące w podczerwieni – Magellan oraz Keck. Te instrumenty potrafią „zajrzeć” przez gęste warstwy kosmicznego pyłu, który dla zwykłych teleskopów optycznych jest praktycznie nieprzezroczysty.

W tych danych wyłoniła się sylwetka ogromnej, zakurzonej galaktyki o masie ponad 40 miliardów Słońc. Obserwacje Webba pokazały, że nie jest to spokojna, uporządkowana struktura. Widać w niej deformacje, nieregularne ramiona i ślady silnych zaburzeń grawitacyjnych, co wskazuje, że w tle toczy się zderzenie dwóch galaktyk i ich powolne łączenie się w jeden obiekt.

W takiej scenerii, pełnej gazu, pyłu i gwałtownie rodzących się gwiazd, GRB 250702B wydaje się naturalną konsekwencją ekstremalnych warunków. Naukowcy z tego zespołu wskazują kilka możliwych mechanizmów:

• nietypowy kolaps masywnej gwiazdy w bardzo gęstym otoczeniu,
• zderzenie gwiazdy z czarną dziurą, powodujące jej gwałtowne rozerwanie,
• rozszarpanie gwiazdy przez zwarte ciało, takie jak gwiazda neutronowa,
• mieszanka kilku z tych procesów, wzmacnianych przez warunki w łączących się galaktykach.

Chaotyczne środowisko zderzających się galaktyk może działać jak kosmiczny akcelerator, produkując rzadkie, ultradługie rozbłyski, których dotąd praktycznie nie rejestrowaliśmy.

Dlaczego ta galaktyka jest tak ważna

Webb dostarczył jeszcze jednego kluczowego szczegółu. Najdokładniejsze jak dotąd zdjęcie galaktyki, wykonane 5 listopada 2025 roku, pokazało, że rozbłysk nie pochodzi z samego centrum układu. To istotne, ponieważ w centrach dużych galaktyk zwykle siedzą supermasywne czarne dziury. Gdy „wciągają” one materię, również potrafią rozbłyskiwać, ale charakter takich zjawisk różni się od tego, co zarejestrował Fermi.

GRB 250702B pojawił się w odleglejszym regionie systemu, gdzie nie dominuje centralne monstrum, tylko bardziej rozproszona populacja gwiazd i mniejsze zwarte obiekty. To otwiera drogę dla innej, bardziej egzotycznej interpretacji.

Druga hipoteza: czarna dziura „średniej wagi” na gorącym uczynku

Drugi zespół badawczy proponuje znacznie śmielszą wizję. Według jego analiz GRB 250702B może być pierwszym bardzo mocnym tropem na istnienie tzw. czarnej dziury pośredniej, czyli obiektu o masie pomiędzy typową czarną dziurą gwiazdową a gigantycznymi kolosami w centrach galaktyk.

Większość znanych czarnych dziur dzieli się dziś na dwie skrajne kategorie. Z jednej strony mamy stosunkowo „małe” czarne dziury o masach kilku–kilkudziesięciu Słońc, powstałe z zapadnięcia się masywnych gwiazd. Z drugiej strony – supermasywne bestie liczące miliony, a czasem nawet miliardy mas Słońca. Teoretycy od lat zakładali istnienie form pośrednich, ale namierzenie ich w praktyce okazywało się bardzo trudne.

Zespół analizujący dane z GRB 250702B sugeruje, że w tym przypadku w grę może wchodzić czarna dziura o masie około 6500 Słońc. To zdecydowanie za dużo, by uznać ją za produkt pojedynczej gwiazdy, i zdecydowanie za mało jak na standardowe „centralne potwory”.

Analiza wskazuje na czarną dziurę liczącą kilka tysięcy mas Słońca, która rozerwała gwiazdę podobną do Słońca na obrzeżach galaktyki.

Jak powstał niezwykle długi sygnał

Według tego scenariusza gwiazda o masie zbliżonej do Słońca zbliżyła się do czarnej dziury pośredniej na tyle, by siły pływowe zaczęły ją rozrywać. Co istotne, proces miałby nie przebiegać w jednym gwałtownym akcie. Gwiazda mogła kilkukrotnie okrążyć czarną dziurę po eliptycznej orbicie, przy każdym przelocie tracąc kolejne porcje materii.

Za każdym razem, gdy fragmenty gwiazdy wpadały w otoczenie czarnej dziury, dochodziło do szybkiego przyspieszania cząstek i powstawania nowej fali promieniowania gamma. Fermi zarejestrował więc nie jeden, lecz serię powiązanych ze sobą zastrzyków energii, rozciągniętych w czasie na około siedem godzin. Dalsze „dogaszanie” materiału w dysku akrecyjnym dawało poświatę obserwowaną jeszcze przez długie miesiące.

Jeśli taka interpretacja się utrzyma, mówimy o pierwszym w historii przypadku, w którym udało się zaobserwować czarną dziurę średniej masy w trakcie rozrywania gwiazdy. To byłby brakujący element w układance dotyczącej ewolucji czarnych dziur, pokazujący, jak obiekty gwiazdowe mogą z czasem „urosnąć” do rangi supermasywnych kolosów.

Dwie konkurujące wizje i co z tego wynika

Oba zespoły bazują na tych samych obserwacjach, ale podkreślają inne aspekty zdarzenia. Jedni widzą w GRB 250702B konsekwencję skrajnie chaotycznego otoczenia w zderzających się galaktykach. Drudzy – sygnał pochodzący od konkretnego, rzadkiego typu czarnej dziury.

Wspólne jest jedno: GRB 250702B wyraźnie nie pasuje do standardowych kategorii błysków gamma. Dla jednych jest dowodem, że kosmos w zderzających się galaktykach potrafi „przegiąć” znane scenariusze. Dla drugich – pierwszym sygnałem, że czarne dziury pośredniej masy naprawdę istnieją i czas zacząć je systematycznie wyłapywać.

Obie prace trafiły do prestiżowych czasopism naukowych: The Astrophysical Journal Letters oraz Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. To oznacza, że niezależni eksperci prześwietlili dane i uznali, że w obu wyjaśnieniach kryje się coś, nad czym warto dalej pracować.

Co właściwie oznacza „czarna dziura pośredniej masy”

Dla osób, które nie śledzą na bieżąco badań nad czarnymi dziurami, określenia „gwiazdowa”, „pośrednia” czy „supermasywna” mogą brzmieć abstrakcyjnie. W uproszczeniu chodzi o trzy różne „ligii wagowe” tych obiektów. Czarne dziury gwiazdowe powstają przy śmierci pojedynczych masywnych gwiazd. Supermasywne siedzą głęboko w centrach galaktyk, otoczone miliardami gwiazd.

Klasa pośrednia mogłaby pełnić rolę brakującego ogniwa. Możliwe, że powstaje w gęstych gromadach gwiazd, gdzie wiele obiektów sukcesywnie się łączy, lub w wyniku kolizji mniejszych czarnych dziur. Jeśli GRB 250702B rzeczywiście wskazuje na obiekt o masie kilku tysięcy Słońc, daje to pierwszy namacalny przykład tego etapu „kariery” czarnej dziury.

Dlaczego takie rozbłyski przyciągają tyle uwagi

Ekstremalne zjawiska w rodzaju GRB 250702B działają jak naturalne laboratoria fizyczne. W pojedynczym wydarzeniu zachodzi tam pełen pakiet procesów: od zapadania się materii w potężnym polu grawitacyjnym, przez przyspieszanie cząstek do prędkości bliskich prędkości światła, po emisję promieniowania w najsilniejszej możliwej formie. Żaden ziemski akcelerator cząstek nie jest w stanie odtworzyć takich warunków, więc astronomowie odczytują z nich wskazówki na temat fundamentalnych praw natury.

Przypadek GRB 250702B ma jeszcze jedną zaletę: trwał długo i pozostawił bogaty ślad w różnych zakresach promieniowania, od gamma, przez promieniowanie rentgenowskie, aż po podczerwień. To pozwala porównywać modele teoretyczne z dużą liczbą danych, a nie z pojedynczym „błyskiem”, który trwa ułamek sekundy. Dzięki temu można dokładniej testować pomysły dotyczące ewolucji galaktyk, czarnych dziur i ekstremalnych gwiazd.

Nowe teleskopy, takie jak Fermi i Webb, dopiero od niedawna patrzą w niebo z pełną mocą. Astronomowie spodziewają się, że GRB 250702B nie będzie ostatnim tak dziwnym sygnałem. Im więcej takich przypadków uda się zarejestrować, tym łatwiej będzie rozstrzygnąć, czy mieliśmy do czynienia z jednorazowym kosmicznym „kaprysem”, czy z typem zjawiska, które wcześniej po prostu wymykało się naszym instrumentom.