Astronomowie zajrzeli do serca czarnej dziury. To może być przełom w badaniu kosmosu

Aby zajrzeć bliżej do wielkiej wysokoenergetycznej czarnej dziury, jaka stanowi rdzeń kwazara 3C 273, wykorzystano wyjątkowe możliwości Teleskopu Hubble’a. Nowe obserwacje pokazały wiele "zaskakujących zjawisk" i detali, których nigdy wcześniej nie widziano – mówi współautor obserwacji, astronom Bin Ren z Obserwatorium Côte d'Azur i Uniwersytetu Côte d'Azur w Nicei we Francji.

"Otwieramy nowe możliwości zrozumienia kwazarów"

- Mamy kilka plam o różnych rozmiarach i tajemniczą włóknistą strukturę w kształcie litery L. To wszystko znajduje się w odległości 16 000 lat świetlnych od czarnej dziury - wyjaśnia Ren. - Dzięki mocy obserwacyjnej Hubble'a otwieramy nowe możliwości zrozumienia kwazarów. Jesteśmy podekscytowani, ponieważ nigdy wcześniej nie widzieliśmy tylu szczegółów - dodaje astronom.

Niektóre z zaobserwowanych teraz obiektów mogą być małymi galaktykami satelitarnymi kwazara, które zapadają się do wnętrza czarnej materii. Zdaniem naukowców mogą dostarczać materiałów, które gromadzą się w centralnej supermasywnej czarnej dziurze kwazara, zasilając jego jasne promieniowanie.

Niespotykane źródło energii

Kwazary to bardzo szczególne kosmiczne obiekty, a ten oznaczony jako 3C 273 był pierwszym jaki odkryto. Został zidentyfikowany w 1963 r. przez astronoma Maartena Schmidta i od tamtej pory zapoczątkował całą rodzinę takich „obiektów gwiazdopodobnych emitujących fale radiowe”. To istota kwazarów, z angielskiego quasi-stellar radio sources, i cała znajduje się w ich nazwie. Kwazary stanowią zwarte źródło ciągłego promieniowania elektromagnetycznego o ogromnej moc. Gwiazdy przypominają tylko pozornie, są w rzeczywistości bardzo aktywnymi galaktykami.

REKLAMA

• Kosmiczna tajemnica rozwiązana po niemal 40 latach. To zagadki Urana z czasów sondy Voyager
• Supermasywne czarne dziury. Naukowcy potwierdzili zlewanie się ciemnej materii

Kwazar 3C 273 znajduje się w odległości 2,5 miliarda lat świetlnych od naszego układu. Przy jego olbrzymiej jasności był zbyt daleko, by być uznany za gwiazdę, a to zasugerowało, że może bardziej przypominać specyficzną galaktykę i tym się okazał. 3C 273 jest jednak znacznie bardziej energetyczny, niż początkowo sądzono, a jego jasność to ponad 10 razy więcej niż jasność najjaśniejszych gigantycznych galaktyk eliptycznych.

Co je napędza?

To odkrycie doprowadziło do nowych zagadki w kosmologii: co napędza tak ogromne źródło kosmicznej energii i promieniowania? Najbardziej prawdopodobnym wyjaśnieniem jest to, że materia gromadzi się na supermasywnej czarnej dziurze, co wyjaśniałoby niezwykłą emisję fal radiowych w kwazarach. Ich galaktyczne jądro jasno świeci, gdy czarna dziura pochłania materię w swoim bezpośrednim otoczeniu.

Astronomowie, by uzyskać nowe obrazy wysokiej rozdzielczości ukazujące 3C 273 wykorzystali spektrograf kosmicznego teleskopu Hubble’a. To ten teleskop, opracowany i zarządzany wspólnie przez NASA i ESA, amerykańską i europejską agencje kosmiczne, jest jednym z najważniejszych przyrządów w historii badań kosmosu i pozwolił na wiele odkryć.

REKLAMA

Jak "mrówka na krawędzi reflektora"

Spektrograf teleskopu działa jak koronograf - blokuje światło ze źródeł centralnych, tak jak Księżyc blokuje blask Słońca podczas całkowitego zaćmienia Słońca. Astronomowie go do ukazania dysków pyłowych wokół gwiazd, co pomaga w badaniu formowania się układów planetarnych. Teraz posłużył do uzyskania głębszego wglądu w galaktyki macierzyste kwazarów. Spektrograf pomógł astronomom obserwować obszary osiem razy bliżej czarnej dziury niż było to możliwe wcześniej.

Jak obrazowo opisali badacze, obserwowanie kwazara 3C 273 za pomocą koronografu, jest podobne do próby dostrzeżenia mrówki pełzającej wokół krawędzi oślepiającego reflektora. Kwazar emituje tysiące razy więcej energii niż wszystkie gwiazdy w galaktyce.

W nowych obserwacjach naukowcy uzyskali rzadki wgląd w 300 000-letni pozagalaktyczny strumień promieniowania kwazara, który przemieszcza się przez przestrzeń z prędkością bliską prędkości światła. Porównując nowe dane koronograficzne STIS z archiwalnymi obrazami wykonanymi 22 lata wcześniej, zespół ustalił, że strumień promieniowania porusza się szybciej i dalej od supermasywnej czarnej dziury.

Zrozumieć lepiej "skomplikowaną morfologię kwazara"

- Dzięki szczegółowemu obrazowaniu przestrzennemu ruchu strumienia promieniowania, możemy wykonać krok obserwacyjny w kierunku pełniejszego zrozumienia struktury kwazara, który jest "gospodarzem" obserwowanej czarnej dziury. Nasz poprzedni pogląd był bardzo ograniczony, ale Hubble pozwala zrozumieć skomplikowaną morfologię kwazara i galaktyczne interakcje w szczegółach - wyjaśnia Bin Ren.

Kwazary pojawiły się najliczniej około 3 miliardy lat po Wielkim Wybuchu, gdy zderzenia galaktyk zdarzały się częściej. Naukowcy wciąż poszukują nowych danych, by lepiej zrozumieć ich strukturę. Teraz wykorzystano spektrograf teleskopu Hubble’a, ale w przyszłości astronomowie mają nadzieję na przeprowadzenie podobnych badań obrazowych, wykorzystując inne wielkie narzędzie – Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba. Pozwoli on na szczegółowe obserwacje kwazara 3C 273 w świetle podczerwonym.

REKLAMA

• Kosmos i zagłada dinozaurów. Winna asteroida z końca Układu Słonecznego
• Historia Wszechświata i superkomputery. Dzięki wirtualnym modelom poznajemy szczegóły z przeszłości kosmosu

Źródło: NASA,ESA/Przemysław Goławski