Astronomowie wykorzystali unikalne możliwości HST, aby zajrzeć bliżej niż kiedykolwiek do „gardła” energetycznej monstrualnej czarnej dziury zasilającej kwazara.
Kwazar to centrum galaktyki, które świeci jasno, gdy czarna dziura pochłania materię w swoim bezpośrednim otoczeniu.
Nowe zdjęcia z Hubble’a środowiska wokół kwazara pokazują wiele „dziwnych rzeczy”, według Bina Ren z Côte d’Azur Observatory i Université Côte d’Azur w Nicei we Francji. Mamy kilka plam o różnych rozmiarach i tajemniczą strukturę nitkowatą w kształcie litery L. Wszystko to znajduje się w odległości 16 000 lat świetlnych od czarnej dziury.
Niektóre z obiektów mogą być małymi galaktykami satelitarnymi wpadającymi do czarnej dziury, a więc mogą oferować materię, która będzie akreowana na centralną supermasywną czarną dziurę, zasilają jasną latarnię morską. Dzięki mocy obserwacyjnej Hubble’a otwieramy nową furtkę do zrozumienia kwazarów – powiedział Ren. Moi koledzy są podekscytowani, ponieważ nigdy wcześniej nie widzieli tak wielu szczegółów.
Kwazary wyglądają jak gwiazdy jako punktowe źródła światła na niebie (stąd nazwa kwazi-gwiazdowy obiekt, nibygwiazda). Kwazar w nowych badaniach, 3C 273, został zidentyfikowany w 1963 roku przez astronoma Maartena Schmidta jako pierwszy kwazar. Znajdujący się w odległości 2,5 miliarda lat świetlnych obiekt był zbyt odległym jak na gwiazdę. Musiał być bardziej energetyczny niż kiedykolwiek sobie wyobrażano, z jasnością ponad 10 razy większą niż najjaśniejsze olbrzymie galaktyki eliptyczne. Otworzyło to drzwi do nieoczekiwanej nowej zagadki w kosmologii: co napędza tak ogromną produkcję energii? Prawdopodobnym winowajcą była materia akreująca na czarną dziurę.
W 1994 roku nowy, ostry obraz z Hubble’a ujawnił, że środowisko otaczające kwazary jest znacznie bardziej złożone niż początkowo podejrzewano. Obrazy sugerowały galaktyczne zderzenia i fuzje między kwazarami i galaktykami towarzyszącymi, gdzie szczątki kaskadowo opadają na supermasywne czarne dziury. Powoduje to ponowny zapłon gigantycznych czarnych dziur, które napędzają kwazary.
Dla Hubble’a wpatrywanie się w kwazara 3C 273 jest jak patrzenie prosto w oślepiający reflektor samochodu i próba dojrzenia mrówki pełzającej po jego krawędzi. Kwazar emituje tysiące razy więcej energii niż wszystkie gwiazdy w galaktyce. Jeden z najbliższych Ziemi kwazarów, 3C 273, znajduje się w odległości 2,5 miliarda lat świetlnych. (Gdyby znajdował się bardzo blisko, kilkadziesiąt lat świetlnych od Ziemi, na niebie wydawałby tak jasny jak Słońce!). Spektrograf obrazowy Kosmicznego Teleskopu Hubble’a (Space Telescope Imaging Spectrograph – STIS) może służyć jako koronograf do blokowania światła ze źródeł centralnych, podobnie jak Księżyc blokuje blask Słońca podczas całkowitego zaćmienia Słońca. Astronomowie wykorzystali STIS do ujawnienia pyłowych dysków wokół gwiazd, aby zrozumieć powstawanie układów planetarnych, a teraz mogą wykorzystać STIS do lepszego zrozumienia galaktyk macierzystych kwazarów. Koronograf Hubble’a pozwolił astronomom spojrzeć osiem razy bliżej czarnej dziury niż kiedykolwiek wcześniej.
Naukowcy uzyskali rzadki wgląd w pozagalaktyczny strumień materii kwazara o długości 300 000 lat świetlnych, płonący i poruszający się przez przestrzeń kosmiczną z prędkością bliską prędkości światła. Porównując dane z koronografu STIS z archiwalnymi obrazami STIS z 22-letnim odstępem czasu, zespół kierowany przez Rena doszedł do wniosku, że strumień porusza się szybciej, gdy znajduje się dalej od monstrualnej czarnej dziury.
Dzięki drobnym strukturom przestrzennym i ruchowi strumieni Hubble wypełnił lukę między małoskalową interferometrią radiową a wielkoskalowymi obserwacjami obrazowania optycznego, dzięki czemu możemy zrobić obserwacyjny krok w kierunku pełniejszego zrozumienia morfologii gospodarza kwazara. Nasze wcześniejsze spojrzenie było bardzo ograniczone, ale Hubble pozwala nam szczegółowo zrozumieć skomplikowaną morfologię kwazarów i interakcje galaktyczne. W przyszłości dalsze spojrzenie na 3C 273 w świetle podczerwonym za pomocą Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba może dać nam więcej wskazówek – powiedział Ren.
Co najmniej milion kwazarów jest rozproszonych po całym niebie. Stanowią one użyteczne „reflektory” tła dla różnych obserwacji astronomicznych. Kwazary występowały w największej ilości około 3 miliardy lat po Wielkim Wybuchu, kiedy zderzenia galaktyk były bardziej powszechne.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
NASA
