Kvazari su neki od najsjajnijih objekata u Svemiru. Najsjajnije su toliko svjetleće da zasjaju trilijun zvijezda. Ali zašto? A što nam njihov sjaj govori o galaksijama koje ih ugošćuju?
Kako bi pokušali odgovoriti na to pitanje, skupina astronoma je još jednom pogledala 28 najsjajnijih i najbližih kvazara. Ali da bismo razumjeli njihov rad, moramo se malo vratiti unatrag, počevši od supermasivnih crnih rupa.
DO supermasivna crna rupa (SMBH) je crna rupa s više od milijun solarnih masa. Mogu biti i puno veće od toga; do milijardi solarnih masa. Jedan od tih entiteta nalazi se u središtu većine galaksija, isključujući patuljaste galaksije i slično.
Oni su rezultat gravitacijskog kolapsa masivne zvijezde i zauzimaju sferoidni dio prostora iz kojeg ništa, čak ni svjetlost, ne može pobjeći.
Mliječna staza ima jedan od ovih SMBH-a. To se zove Strijelac A-zvijezda (Sgr A*) i radi se o 2,6 milijuna solarnih masa. Ali Sgr A* je prilično smiren za SMBH. Druge SMBH su mnogo aktivnije i nazivaju se aktivnim galaktičkim jezgrama (AGN).
U jednom AGN , crna rupa aktivno nakuplja tvar, tvoreći torus plina koji se zagrijava. Dok to čini, plin emitira elektromagnetsko zračenje, što možemo vidjeti. AGN mogu emitirati zračenje u cijelom elektromagnetskom spektru.
Umjetnikov dojam o ULAS J1120+0641, vrlo udaljenom kvazaru kojeg pokreće crna rupa s masom dvije milijarde puta većom od Sunčeve. Kvazari su najmoćniji tip aktivnih galaktičkih jezgri. Zasluge: ESO/M. Kornmesser
Postoje podklase AGN-a, a nova studija usredotočena je na jednu od tih podklasa zvanih kvazari. A kvazar je najmoćniji tip AGN-a, i oni mogu zasjati svjetlošću trilijuna Sunaca. Ali neki od ovih kvazara skriveni su iza vlastitog torusa, koji nam blokira vid. U studijama kvazara ovi se zanemaruju ili izostavljaju jer ih je teško vidjeti.
Ali to stvara problem, jer ako ih izostavite iz populacije kvazara, možda nešto propuštamo. To također znači da se jedno od središnjih pitanja oko kvazara možda neće pravilno riješiti.
Pitanje je doista višestruko: pokreću li se ovi iznimno svijetli AGN umjerenom akrecijom na iznimno masivne crne rupe? Ili ih pokreće ekstremna akrecija na crne rupe umjerenije mase? Ili se možda nešto drugo događa. Pokreće li ih galaksija domaćin koja prelazi iz galaksije koja stvara zvijezde u nešto mirnije poput eliptične galaksije? Ignoriranjem ili izostavljanjem kvazara koje je teško vidjeti, otežava pronalaženje bilo kakvih odgovora.
Swiftov Hard X-ray Survey nudi prvi nepristrani popis aktivnih galaktičkih jezgri u desetljećima. Gusti oblaci prašine i plina, ilustrirani ovdje, mogu prikriti manje energetsko zračenje iz središnje crne rupe aktivne galaksije. Međutim, visokoenergetske X-zrake lako prolaze. Zasluge: ESA/NASA/AVO/Paolo Padovani
Tim astronoma pogledao je 28 AGN koji su bili u blizini i među najsvjetlijim. Većina ih je slučajno bila unutra eliptične galaksije . Jedini kriterij za njihov odabir bila je intenzivna aktivnost u njihovim jezgrama. Njihove radio emisije obuhvaćaju nekoliko desetaka tisuća faktora, a njihove mase također pokrivaju širok raspon. Astronomi su željeli otkriti imaju li ovi svijetli AGN ikakve druge karakteristične kvalitete koje bi ih razlikovale od AGN-a s nižim osvjetljenjem.
Što su pronašli?
Njihovi su neki intrigantni i iznenađujući rezultati u ovoj studiji. Čini se da se neki rezultati slažu s drugim studijama, dok su neki suprotni.
- Tim nema slike za sve galaksije domaćina u svojoj studiji, ali one za koje imaju slike su sve eliptične galaksije ili barem morfologije kojima dominira izbočenje. To je u suprotnosti s drugim studijama kvazara nižeg osvjetljenja, kao i s očekivanjem da će barem neke od 28 galaksija domaćina biti spiralne.
- Galaksije domaćini obuhvaćaju prilično širok raspon masa, s koncentracijom relativno velikih masa. Ove veće mase i velika svjetlina podudaraju se s transformacijom aktivnih galaksija koje stvaraju zvijezde u mirnije, sferoidne galaksije.
- Postoji velika raznolikost u radijskim emisijama u 28 odabranih AGN, što znači da nema 'jasnih i robusnih definirajućih karakteristika za našu vrstu izvora', kako kažu u svom zaključku.
- Raspon svjetline rendgenskih zraka i masa crnih rupa ne može objasniti veliki raspon svjetline radio valova.
- Najsvjetliji i najsvjetliji izvori u uzorku ne pokreću se ni crnim rupama male mase s visokim stopama akrecije, niti crnim rupama velike mase s nižim stopama akrecije.
U zaključku svog rada autori sažimaju svoja otkrića i čini se da barem za sada nema jasnog objašnjenja za ove najsjajnije kvazare koji sjaje svjetlošću trilijuna zvijezda.
“Smatramo da je, kao grupa, naš uzorak nekih od najsvjetlijih zatamnjenih AGN u BASS/DR1 ne pokazuje nikakva karakteristična svojstva u odnosu na njihovu masu crne rupe, Eddingtonovi omjeri , i/ili zvjezdane mase njihovih galaksija domaćina.”
Također ističu da su galaksije domaćini uglavnom eliptične, što je iznenađujuće otkriće. Ako ovaj nalaz mogu potkrijepiti drugi istraživači, “... može dati neke neizravne dokaze u prilog popularnoj ideji da su epohe intenzivnog rasta SMBH povezane s transformacijom galaksija iz diskova (koji stvaraju zvijezde) u (ugašene) eliptičke ( tj. kroz velika spajanja).“
Iza ove studije stoji 21 istraživač u institucijama uključujući Harvard i Smithsonian centar za astrofiziku, Sveučilište Tel-Aviv, Sveučilište Kyoto, JPL, Naval Observatory, ESO i mnoge druge. Podaci za njihovu studiju potječu iz 70-mjesečnog Swift/BAT istraživanja cijelog neba i promatranja pomoću zvjezdarnica Keck, VLT i Palomar. Studija je naslovljena “ BAT AGN Spektroskopsko istraživanje – XIII. Priroda najsvjetlijeg zasjenjenog AGN-a u svemiru s niskim crvenim pomakom .” Objavljeno je u Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Više:
- Priopćenje za javnost: Priroda skrivenih aktivnih galaktičkih jezgri
- Znanstveni rad: BAT AGN Spektroskopsko istraživanje – XIII. Priroda najsvjetlijeg zasjenjenog AGN-a u svemiru s niskim crvenim pomakom
- Svemir danas: Kako crne rupe mogu zasjati?