Tajemniczy kwazar sprzed 12 miliardów lat zaskakuje naukowców
Wyjątkowy strumień z czarnej dziury w młodym Wszechświecie. Polscy badacze pomogli zarejestrować dżet, który zmienia nasze spojrzenie na początki galaktyk.
Spis treści:
Astronomowie badający początki Wszechświata zaobserwowali supermasywną czarną dziurę wyrzucającą potężne strumienie radiowe, które są co najmniej dwa razy dłuższe niż szerokość Drogi Mlecznej. Dane zostały zebrane dzięki wielkiej europejskiej sieci radioteleskopów LOFAR, z której trzy stacje znajdują się w Polsce.
Gigantyczne strumienie radiowe z wczesnego Wszechświata
– Przedstawiamy odkrycie rozległego strumienia radiowego związanego z niezwykle głośnym kwazarem J1601+3102 przy z ∼ 5, uzyskane dzięki obrazowaniu o rozdzielczości poniżej jednej sekundy kątowej przy częstotliwości 144 MHz za pomocą międzynarodowego teleskopu LOFAR – napisali we wstępie do artykułu „Monster Radio Jet (>66 kpc) Observed in Quasar at z ∼ 5”, opublikowanego na łamach „The Astrophysical Journal Letters”, amerykańscy i brytyjscy badacze.
Dzięki możliwościom teleskopu LOFAR, będącego wieloantenowym interferometrem radiowym obserwującym kosmos w zakresie niskich częstotliwości (od 10 do 240 MHz), naukowcy cofnęli się w czasie do epoki sprzed mniej niż 1,2 miliarda lat po Wielkim Wybuchu. Odkryty przez nich strumień rozciąga się na długości 215 000 lat świetlnych. To największa tego typu struktura zaobserwowana we wczesnych etapach formowania się Wszechświata.
– Szukaliśmy kwazarów z silnymi strumieniami radiowymi we wczesnym Wszechświecie, co pomaga nam zrozumieć, jak i kiedy powstają pierwsze strumienie oraz jaki mają wpływ na ewolucję galaktyk – wyjaśnia astrofizyk Anniek Gloudemans z NOIRLab Narodowej Fundacji Naukowej.
Tajemnica potężnych dżetów czarnych dziur
Strumienie te są fascynującym zjawiskiem związanym z aktywnością supermasywnych czarnych dziur. Gdy w pobliżu takiej czarnej dziury w centrum galaktyki znajduje się wystarczająco dużo materii, zaczyna ona wirować, tworząc dysk akrecyjny. Materia ta, podgrzewana przez tarcie i siły grawitacyjne do temperatur rzędu milionów stopni, zasila czarną dziurę i powoduje powstanie jasnego kwazara.
Nie cała materia wpada jednak do czarnej dziury. Część z niej zostaje skierowana wzdłuż linii pola magnetycznego i przyspieszona w kierunku biegunów czarnej dziury. Stamtąd, z ogromną prędkością, jest wyrzucana w przestrzeń kosmiczną. Te erupcje materii tworzą dżety, które rozciągają się na gigantyczne odległości. Najdłuższe znane mają nawet 23 miliony lat świetlnych i pochodzą z późniejszych etapów historii Wszechświata.
Takie struktury emitują światło tylko w postaci fal radiowych, co czyni je trudnymi do wykrycia. Aby zidentyfikować J1601+3102, Gloudemans i jej zespół połączyli dane z wielu teleskopów: LOFAR w Europie, Gemini North na Hawajach oraz optycznego teleskopu Hobby-Eberly w Teksasie.
Obserwacje pozwoliły nie tylko zmierzyć rozmiar dżetów J1601+3102, ale także zbadać samą czarną dziurę. Analiza emisji światła kwazara pozwoliła oszacować jej masę. Wynosi ona około 450 milionów mas Słońca, co jest relatywnie niewielką wartością, jak na supermasywną czarną dziurę. Dodatkowo, tempo akrecji materii nie jest szczególnie wysokie.
– Co ciekawe, kwazar zasilający ten potężny strumień radiowy nie posiada ekstremalnej masy czarnej dziury w porównaniu z innymi kwazarami. Wydaje się to wskazywać, że do wygenerowania tak potężnych strumieni we wczesnym Wszechświecie niekoniecznie potrzebna jest wyjątkowo masywna czarna dziura ani bardzo wysokie tempo akrecji – podsumowuje Gloudemans.
Źródło: Science Alert
Nasza autorka
Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka
Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Pisze przede wszystkim o eksploracji kosmosu, astronomii i historii. Związana z Centrum Badań Kosmicznych PAN oraz magazynami portali Gazeta.pl i Wp.pl. Ambasadorka Śląskiego Festiwalu Nauki. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.