Najpotężniejsze obiekty we wszechświecie. Tajemnica kwazarów rozwiązana po 60 latach
Kwazary to najjaśniejsze i najpotężniejsze obiekty we wszechświecie. Świecą tak jasno, jak bilion gwiazd upakowanych w przestrzeń wielkości naszego Układu Słonecznego. Odkryto je 60 lat temu, ale do tej pory nie wiedziano, jak dokładnie powstają. Naukowcy odkryli teraz, że są to skutki zderzeń galaktyk.
Kwazary to jądra aktywnych galaktyk, w których znajdują się supermasywne czarne dziury. Czarne dziury słyną z podjadania gwiazd. Czarne dziury w jądrach aktywnych galaktyk pochłaniają ogromne ilości gazu i pyłu z otaczającej je materii. Tuż przed zniknięciem w czarnej dziurze, gaz i pył emitują niesamowite ilości energii w postaci promieniowania. To właśnie to promieniowanie sprawia, że kwazary są tak jasne. Tyle wiedzieliśmy do tej pory.
Przeczytaj także:
- Leciał do Ziemi niemal od początku wszechświata. Rekordowy dżet odkryty przez naukowców
- Potężny kwazar w bardzo wczesnym wszechświecie. Nie wiadomo, jak powstała jego czarna dziura
- To jest szalone. Jeden kwazar jest widoczny w czterech miejscach. W każdym widać go w innym momencie historii
Ale skąd się bierze ten gaz i pył? Większość galaktyk ma supermasywne czarne dziury w swoich centrach, ale nie wszystkie są aktywne. Większość gazu i pyłu w galaktykach krąży w dużych odległościach od czarnych dziur i nie są przez nie pochłaniane. Co więc musi się stać, żeby kwazar się zapalił?
Nowe badania prowadzone przez naukowców z Uniwersytetu Sheffield i Uniwersytetu Hertfordshire wykazały, że odpowiedzią są zderzenia galaktyk. Zderzenia te powodują, że gaz i pył z obu galaktyk jest popychany w kierunku czarnej dziury w centrum jednej z nich. Wtedy dochodzi do zapłonu kwazara. Zapalenie kwazara może mieć dramatyczne konsekwencje dla całej galaktyki. Może on nawet wydmuchać resztę gazu i pyłu z galaktyki, co uniemożliwi jej tworzenie nowych gwiazd przez miliardy lat w przyszłości.
Kwazary to jedno z najbardziej ekstremalnych zjawisk we wszechświecie i to, co widzimy, prawdopodobnie reprezentuje przyszłość naszej własnej Drogi Mlecznej, kiedy zderzy się ona z galaktyką Andromedy za około pięć miliardów lat. To ekscytujące obserwować te zjawiska i w końcu zrozumieć, dlaczego do nich dochodzi
- mówi profesor Clive Tadhunter z Wydziału Fizyki i Astronomii Uniwersytetu Sheffield.
Odkrycie zderzeń galaktyk jako przyczyny zapalenia kwazarów było możliwe dzięki głębokim obserwacjom teleskopu Isaaca Newtona na La Palmie. Naukowcy zaobserwowali obecność zniekształconych struktur w zewnętrznych w regionach galaktyk, które są domem dla kwazarów. To pierwszy raz, kiedy próbka kwazarów tej wielkości została sfotografowana z takim poziomem czułości. Badanie to stanowi znaczący krok naprzód w naszym zrozumieniu tego, jak te potężne obiekty są zapalane i zasilane.
Kwazary są ważne dla astrofizyków, ponieważ dzięki swojej jasności wyróżniają się i dlatego działają jako latarnie prowadzące do poznania najwcześniejszych epok w historii wszechświata.
Czym są kwazary?
Kwazary to bardzo jasne i odległe obiekty astronomiczne, które wyglądają jak gwiazdy, ale w rzeczywistości są aktywnymi jądrami galaktyk. Termin kwazar powstał jako skrót od "quasi-gwiezdnego [podobnego do gwiazdy] źródła radiowego". Stało się tak ponieważ kwazary zostały po raz pierwszy zidentyfikowane w latach pięćdziesiątych XX wieku jako źródła emisji fal radiowych o nieznanym pochodzeniu fizycznym. Gdy zostały zidentyfikowane na zdjęciach, przy widzialnych długościach fal wyglądały jak słabe, przypominające gwiazdy punkty świetlne. Kwazary emitują ogromne ilości promieniowania elektromagnetycznego we wszystkich zakresach długości fal, od fal radiowych po promieniowanie gamma.
Kwazary powstają wokół supermasywnych czarnych dziur, które znajdują się w centrach galaktyk i pochłaniają otaczającą je materię międzygwiezdną. Materia ta tworzy rozgrzany do bardzo wysokich temperatur dysk akrecyjny, który jest głównym źródłem światła kwazarów. Ponadto kwazary mogą wyrzucać zjonizowany gaz w postaci dżetów z prędkością bliską prędkości światła.
Kwazary są obiektami bardzo odległymi od naszej Galaktyki. Ich światło dociera do nas po miliardach lat, więc obserwując je możemy badać dawniejsze etapy rozwoju Wszechświata. Najjaśniejszy kwazar na naszym niebie to 3C 273 w gwiazdozbiorze Panny, który jest oddalony o 2,44 miliarda lat świetlnych. Najdalszy znany kwazar to J1342+0928, który jest oddalony o 13,1 miliarda lat świetlnych i ma przesunięcie ku czerwieni z = 7,54. Światło obserwowane z tego kwazara o masie 800 milionów Słońc zostało wyemitowane, gdy Wszechświat miał zaledwie 690 milionów lat. Kwazary są jednymi z najjaśniejszych obiektów we Wszechświecie. Ich moc promieniowania może być równa mocy całej galaktyki.
Ilustracja główna: Tak może wyglądać ULAS J1120+0641, bardzo odległy kwazar zasilany przez czarną dziurę o masie dwa miliardy razy większej od Słońca. Fot. ESO/M. Kornmesser, CC BY 4.0
