Radiowa zagadka Drogi Mlecznej: obiekt VT J1906+0849 nie chce się poddać klasyfikacji

W obrębie Drogi Mlecznej badacze natrafili na obiekt, który łamie utarte reguły dotyczące źródeł promieniowania radiowego. VT J1906+0849 co jakiś czas znika i pojawia się ponownie na radiowych mapach nieba, jego blask potrafi się zmieniać wielokrotnie, a przy tym zachowuje niezwykle niewielkie rozmiary. Do tego astronomowie nie zarejestrowali żadnego sygnału w promieniowaniu rentgenowskim, co jeszcze bardziej komplikuje sprawę.

To właśnie taka kombinacja właściwości powoduje, że naukowcy nie potrafią jednoznacznie przypisać obiektu do żadnej znanej kategorii galaktycznych źródeł radiowych. Rozważane są scenariusze z udziałem gwiazdy neutronowej lub czarnej dziury w bardzo nietypowej konfiguracji. Nie można też wykluczyć, że mamy do czynienia z przedstawicielem dotychczas niezidentyfikowanej rodziny obiektów w naszej Galaktyce. Wyniki tych badań zostały opublikowane w serwisie arXiv.

Tajemniczy sygnał znaleziony na radiowych mapach nieba

Obiekt VT J1906+0849 wychwycono podczas przeszukiwania płaszczyzny Drogi Mlecznej w poszukiwaniu zmiennych źródeł fal radiowych, głównie w ramach przeglądu Very Large Array Sky Survey (VLASS). Pierwsza rejestracja w tym projekcie miała miejsce 27 października 2017 roku.

Zespół badawczy sprawdził też starsze archiwa, by dowiedzieć się, czy sygnał był widoczny wcześniej. Odpowiedź była pozytywna - dane z przeglądu MAGPIS ujawniły, że obiekt był rejestrowany już w 2005 roku, kiedy jego jasność wynosiła około 35 mJy przy częstotliwości 4,86 GHz. Z czasem sygnał znacząco się rozjaśnił - w okolicach 2014 roku przekroczył 200 mJy, po czym ponownie zaczął gasnąć.

Prawdziwa zagadka pojawiła się jednak pod koniec 2025 roku, gdy źródło znów zaczęło jaśnieć. W sumie na przestrzeni około 21 lat jego blask zmieniał się co najmniej sześć razy, co nie przypomina typowego zachowania spokojnie ewoluującego źródła radiowego.

Dlaczego astronomów tak bardzo to dziwi?

Kosmos zna wiele obiektów zdolnych do nagłych rozbłysków radiowych - mogą to być szybko wirujące gwiazdy neutronowe, układy podwójne, w których jedna gwiazda odbiera materię drugiej, czy też gwałtowne skutki eksplozji gwiazd. W większości takich przypadków schemat jest prosty: obiekt jasno się rozbłyskuje, a następnie stopniowo przygasa, co pozwala naukowcom śledzić jego dalszą ewolucję.

VT J1906+0849 nie chce się jednak wpisać w ten wzorzec. Choć emituje sygnał radiowy przez ponad 20 lat i jego jasność wyraźnie się zmienia, nie zaobserwowano typowego rozszerzania się obszaru emitującego promieniowanie. To o tyle intrygujące, że dane spektralne wskazują na obecność gazu poruszającego się z prędkościami rzędu tysięcy kilometrów na sekundę. Klasyczna eksplozja powinna z czasem generować rozprzestrzenianie się wyrzuconej materii, a tu obserwacje pokazują coś przeciwnego - niezwykle skompresowane źródło.

To maleńki obiekt, ale jego temperatura jest niewiarygodna

Do badań wykorzystano między innymi sieć radioteleskopów Very Long Baseline Array, dającą bardzo wysoką rozdzielczość obrazu. Obiekt obserwowano w latach 2010, 2022 i 2025, a wyniki potwierdziły, że region odpowiedzialny za emisję radiową jest niezwykle zwarty.

Zaskakuje przy tym tak zwana temperatura jasności, która sięga od około 100 milionów do nawet 10 miliardów kelwinów. To nie znaczy, że gdzieś krąży kula gazu rozgrzana do takiej temperatury - wielkość ta opisuje intensywność promieniowania w stosunku do rozmiaru źródła. Tak wysoka wartość jest jednak kluczową wskazówką, ponieważ emisja termiczna, wywołana na przykład przez gorący gaz w obszarach powstawania gwiazd, nie wystarcza do wyjaśnienia sygnału.

Dlatego badacze skłaniają się w stronę promieniowania nietermicznego, najprawdopodobniej synchrotronowego. Mechanizm ten polega na tym, że bardzo szybkie elektrony poruszające się w silnym polu magnetycznym podążają po zakrzywionych trajektoriach i emitują w ten sposób promieniowanie, którego znaczna część może przypadać na zakres fal radiowych. To wskazuje na istnienie w pobliżu obiektu bardzo energetycznego procesu.

W centrum może znajdować się czarna dziura albo gwiazda neutronowa

Pierwszym podejrzanym typem obiektu byłaby młoda gwiazda neutronowa - pozostałość po masywnej gwieździe, jaka powstaje po wybuchu supernowej i charakteryzuje się ogromną gęstością. Takie obiekty wirują bardzo szybko, generując silne pola magnetyczne, a tracona podczas rotacji energia może zasilać otaczające środowisko, tworząc na przykład mgławicę wiatru pulsarowego emitującą fale radiowe.

Problem w tym, że tempo zmian jasności VT J1906+0849 jest zbyt szybkie, by dobrze pasowało do prostego scenariusza ewolucji młodego pulsara. Z tego powodu zespół prowadzony przez Jessie M. Miller z California Institute of Technology stawia raczej na hipotezę stałego opadania materii na zwarty obiekt, czyli akrecję.

Jeśli w centrum układu znajduje się czarna dziura lub gwiazda neutronowa, otaczająca ją materia może formować dysk akrecyjny, w którym gaz traci energię i przybliża się do zwartego obiektu. Taki układ może również generować potężne dżety - strugi bardzo szybkich cząstek połączonych z silnymi polami magnetycznymi, które mogłyby wywoływać intensywną emisję radiową.

Dlaczego obiekt nie świeci w promieniach X?

Kolejnym elementem, który wyjątkowo zastanawia naukowców, jest brak wykrywalnego promieniowania rentgenowskiego. Do poszukiwań posłużyło między innymi obserwatorium Swift, jednak nie znaleziono rentgenowskiego odpowiednika sygnału.

Na pierwszy rzut oka to problem - gdyby w centrum rzeczywiście znajdował się zwarty obiekt pochłaniający materię, można by oczekiwać silnego promieniowania X, ponieważ materia opadająca na czarną dziurę lub gwiazdę neutronową bywa rozgrzana do ekstremalnych temperatur.

Naukowcy mają jednak alternatywne wyjaśnienie: wokół centralnego obiektu może krążyć gęsty wiatr wyrzucany z dysku akrecyjnego. Taka gazowa zasłona mogłaby ukrywać część promieniowania rentgenowskiego, przepuszczając jednocześnie emisję radiową powstającą dalej od centrum układu. To tłumaczyłoby paradoks bardzo jasnego źródła radiowego niewidocznego dla teleskopów rentgenowskich.

W podczerwieni znaleziono kolejną wskazówkę

Dodatkowym argumentem na rzecz istnienia takiego wiatru są obserwacje w bliskiej podczerwieni, które wykazały szerokie linie emisyjne. Istotne jest to, że jedna ze składowych tych linii jest przesunięta w stronę niebieskiej części widma.

Takie tak zwane przesunięcie ku niebieskiemu (blueshift) informuje, że emitujący gaz zbliża się do obserwatora, co pozwala wnioskować o ruchu części materii w naszą stronę. Zdaniem badaczy może to być sygnatura szybkiego, niesymetrycznego wiatru wypływającego z dysku akrecyjnego - takiego, który jednocześnie zasłania centralne źródło rentgenowskie i oddziałuje z dżetem generującym fale radiowe.

W tym scenariuszu VT J1906+0849 byłby układem, w którym kilka ekstremalnych procesów fizycznych zachodzi równocześnie.

Astronomowie znają podobny przypadek

Podobna koncepcja nie jest zupełnie nowa. W Drodze Mlecznej znany jest już niezwykły układ SS 433, klasyfikowany jako mikrokwazar, w którym zwarty obiekt akreuje materię i wytwarza potężne dżety, a cały system otoczony jest gęstym wiatrem.

Przykład SS 433 dowodzi, że natura jest w stanie stworzyć konfigurację, w której gęsta materia otacza wyjątkowo energetyczne źródło i wchodzi w interakcję z jego dżetami. VT J1906+0849 może jednak stanowić odrębny przypadek - jeśli hipoteza zespołu z Caltechu się potwierdzi, badacze mogą mieć do czynienia z reprezentantem nowej klasy galaktycznych źródeł radiowych.

Ten obiekt może znajdować się na skraju Drogi Mlecznej

Na razie nie da się precyzyjnie określić, gdzie właściwie znajduje się ten obiekt. Szacunki umieszczają go w odległości od około 15 do 32 kiloparseków od Ziemi, czyli w przedziale od około 49 tysięcy do 104 tysięcy lat świetlnych.

To bardzo szeroki zakres, który jednak dobrze pokazuje skalę niepewności - jeśli prawdziwa jest górna granica, źródło może leżeć bardzo daleko, nawet w zewnętrznych rejonach naszej Galaktyki. Mówimy przy tym o obiekcie niewielkim z kosmicznej perspektywy, który mimo to zdolny jest do bardzo silnej emisji radiowej.

To właśnie zestawienie kompaktowych rozmiarów, ekstremalnie wysokiej temperatury jasności, wieloletniej zmienności, braku emisji rentgenowskiej oraz możliwego wiatru akrecyjnego sprawia, że obiekt jest tak interesujący dla naukowców.

Być może patrzymy na nową klasę obiektów

Astronomowie na razie nie ogłaszają odkrycia nowego typu obiektu kosmicznego - dostępne dane są zbyt ograniczone, a proponowane tłumaczenie ma status hipotezy. Kolejne obserwacje mogą jednak szybko zmienić ten stan rzeczy.

Szczególnie wartościowe byłyby precyzyjne obserwacje spektroskopowe w podczerwieni, które pozwoliłyby dokładniej zbadać podejrzewany wiatr i zweryfikować, czy porusza się on w sposób zgodny z proponowanym modelem. Naukowcy planują też głębokie obserwacje w zakresie twardego promieniowania rentgenowskiego - jeśli centralne źródło jest rzeczywiście przesłonięte grubą warstwą materii, bardziej energetyczne promieniowanie może częściowo przez nią przebić się do detektorów.

Gdyby te badania potwierdziły obecność ukrytego obiektu akreującego, VT J1906+0849 mógłby zostać pierwszym rozpoznanym przedstawicielem populacji zwartych obiektów jasnych w zakresie radiowym, ale niemal niewidocznych w promieniowaniu rentgenowskim. Oznaczałoby to, że w Drodze Mlecznej może istnieć cała rodzina podobnych obiektów, których po prostu jeszcze nie zdołaliśmy zidentyfikować.