Pierwszy odkryty i najjaśniejszy kwazar wciąż kryje wiele tajemnic
Astronomowie odkryli dwa wielkie, tajemnicze obiekty wystrzeliwane przez najjaśniejszą czarną dziurę w znanym Wszechświecie.
Odkryta w 1959 roku w badaniu kosmicznych źródeł fal radiowych, supermasywna czarna dziura 3C 273 jest kwazarem (z angielskiego quasi-stellar object, czyli obiekt gwiazdopodobny), ponieważ światło emitowane przez te olbrzymy jest dostatecznie jasne, by można je pomylić ze światłem gwiazdy. Same czarne dziury nie emitują światła, lecz największe z nich są otoczone przez gigantyczne kłęby gazu zwane dyskami akrecyjnymi; gdy gaz wpada w czarną dziurę prawie z prędkością światła, tarcie rozgrzewa powstały z niego dysk i powoduje, że zaczyna wydzielać promieniowanie — zazwyczaj wykrywane jako fale radiowe.
Kwazar 3C 273 jest pierwszym zidentyfikowanym kwazarem. Jest też najjaśniejszym z nich, świecąc prawie 4 tryliony razy jaśniej niż nasze Słońce z odległości ponad 2,4 miliarda lat świetlnych. Przez dziesięciolecia naukowcy dokładnie badali jądro rozjarzonej czarnej dziury — jednakże, ponieważ kwazar jest tak jasny, badanie galaktyki, która go otacza, było prawie niemożliwe. Ta jasność uniemożliwiła im zaobserwowanie efektów, jakie kwazary wywierają na galaktykach, w których się znajdują.
Lecz nowe badanie opublikowane 28 kwietnia w The Astrophysical Journal może to nareszcie zmienić.
Naukowcy skalibrowali teleskop radiowy Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) w Chile, by oddzielić blask kwazaru 3C 273 od światła emitowanego przez jego galaktykę. Zostały im tylko fale radiowe z galaktyki, przez które odkryli dwie tajemnicze, ogromne struktury, których nigdy wcześniej nie widziano.
Jedna z nich wygląda jak wielka smuga promieniowania, która otacza całą galaktykę i rozciąga się na dziesiątki tysięcy lat świetlnych na południowy zachód. Ta mgła radiowa zachodzi na drugą strukturę — olbrzymi dżet energii, który również rozciąga się na dziesiątki tysięcy lat świetlnych.
Naukowcy nie są pewni, jak i dlaczego dżety powstają. Wiedzą, jednakże, że są one często widywane przy kwazarach i innych supermasywnych czarnych dziurach i prawdopodobnie powstają z interakcji czarnej dziury i jej dysku akrecyjnego. Dżety zazwyczaj składają się ze zjonizowanej (naładowanej elektrycznie) materii i podróżują z prędkością bliską prędkości światła.
Promieniowanie emitowane przez te dżety może wydawać się mniej lub bardziej intensywne, co zależy od częstotliwości fal radiowych, w których są widoczne — lecz wielki obiekt otaczający 3C 273 charakteryzuje się równomierną jasnością, niezależnie od częstotliwości. Zdaniem badaczy, to sugeruje, że te dwie struktury powstały wskutek dwóch oddzielnych, niezwiązanych zjawisk.
Po przetestowaniu kilku teorii zespół podsumował, że rozległa mgła radiowa ogarniająca galaktykę składa się z budującego gwiazdy wodoru, który został zjonizowany przez sam kwazar. To, zdaniem naukowców, pierwszy przypadek, w którym zjonizowany gaz rozciąga się na tysiące lat świetlnych wokół supermasywnej czarnej dziury.
To odkrycie nawiązuje do starej zagadki astronomicznej: czy kwazar jest w stanie zjonizować tyle gazu w swojej galaktyce, że zapobiega to powstawaniu nowych gwiazd? By odpowiedzieć na to pytanie, badacze porównali szacowaną masę gazu z tej galaktyki z innymi galaktykami o takim samym kształcie i rozmiarze. Odkryli, że podczas gdy kwazar zjonizował naprawdę zadziwiającą ilość gazu, przez co nie nadaje się on do tworzenia nowych gwiazd, to powstawanie ich nie zostało zauważalnie stłumione w ogóle galaktyki. To sugeruje, że tętniące życiem, rosnące galaktyki mogą istnieć z plującymi promieniowaniem kwazarami w swoim centrum.
„To odkrycie zapewnia nowy tor badania problemów, które uprzednio rozwiązywano za pomocą obserwacji widzialnego światła”, stwierdził w oświadczeniu Shinya Komugi, główny autor badania i profesor nadzwyczajny na uniwersytecie Kogakuin w Tokyo. „Poprzez stosowanie tej samej techniki w stosunku do innych kwazarów, spodziewamy się zrozumieć, jak galaktyka ewoluuje poprzez interakcję ze swoim jądrem”.
