Zespół astronomów pod kierownictwem Yale odkrył intensywnie jaśniejący i słabnący kwazar, co może pomóc wyjaśnić, w jaki sposób niektóre obiekty we wczesnym Wszechświecie rosły w bardzo przyspieszonym tempie.
Odkrycie, ogłoszone 14 stycznia na zimowym spotkaniu Amerykańskiego Towarzystwa Astronomicznego, jest najdalszym obiektem wykrytym przez kosmiczny teleskop rentgenowski NuSTAR (wystrzelony w 2012 r.) i jest jednym z najbardziej „zmiennych” kwazarów w historii zidentyfikowany.
„W ramach tych prac odkryliśmy, że ten kwazar najprawdopodobniej jest supermasywną czarną dziurą ze strumieniem skierowanym w stronę Ziemi – i obserwujemy to przez pierwszy miliard lat istnienia Wszechświata” – powiedziała Lea Marcotulli, doktorantka uzyskał tytuł doktora astrofizyki w Yale i główny autor nowego badania opublikowanego 14 stycznia w The Astrophysical Journal Letters.
Kwazary to jedne z najstarszych i najjaśniejszych obiektów we wszechświecie. Kwazary powstają z aktywnych jąder galaktycznych (AGN) – obszarów w centrach galaktyk, w których czarna dziura przyciąga materię – kwazary emitują promieniowanie elektromagnetyczne, które można dostrzec w zakresie fal radiowych, podczerwonych, widzialnych, ultrafioletowych, rentgenowskich i gamma- długości fal promieni. Ta „widoczność” uczyniła kwazary pomocnym narzędziem zastępczym w próbach zrozumienia struktury i ewolucji kosmosu.
Na przykład astronomowie za pomocą kwazarów badają rejonizację, czyli okres niecały miliard lat po Wielkim Wybuchu, kiedy to obojętne elektrycznie atomy wodoru zostały naładowane, a Wszechświat rozświetliła pierwsza generacja gwiazd.
„Epokę rejonizacji uważa się za koniec ciemnych wieków wszechświata” – powiedział Thomas Connor, astronom z Chandra X-Ray Center i współautor badania. „Dokładny harmonogram i klasa źródeł odpowiedzialnych za rejonizację są wciąż przedmiotem dyskusji, a jednym z proponowanych winowajców są aktywnie akreujące supermasywne czarne dziury”.
Na potrzeby badania naukowcy porównali obserwacje NuSTAR odległego kwazara – oznaczonego J1429+5447 – z niepowiązanymi obserwacjami sprzed czterech miesięcy prowadzonymi za pomocą teleskopu rentgenowskiego Chandra. Naukowcy odkryli, że emisja promieniowania rentgenowskiego kwazara podwoiła się w tym bardzo krótkim czasie (ze względu na efekty relatywistyczne cztery miesiące na Ziemi odpowiadały zaledwie dwóm tygodniom kwazara).
„Ten poziom zmienności promieniowania rentgenowskiego pod względem intensywności i szybkości jest ekstremalny” – stwierdziła Meg Urry, profesor fizyki i astronomii w Izraelu Munson na Wydziale Sztuki i Nauki Yale oraz współautorka badania. „Prawie na pewno można to wytłumaczyć skierowanym w naszą stronę dżetem – stożkiem, w którym cząstki są transportowane na odległość do miliona lat świetlnych od centralnej, supermasywnej czarnej dziury. Ponieważ dżet porusza się z prędkością bliską prędkości światła, efekt Einsteina teoria względności przyspiesza i wzmacnia zmienność.”
Naukowcy stwierdzili, że ich odkrycia dostarczają kluczowych, bardzo potrzebnych informacji astronomom badającym rejonizację. Może także skierować astronomów w stronę innych kandydatów na supermasywne czarne dziury z wczesnego Wszechświata.
„Odkrycie większej liczby supermasywnych czarnych dziur, w których potencjalnie znajdują się dżety, rodzi pytanie, w jaki sposób te czarne dziury urosły do tak dużych rozmiarów w tak krótkiej skali czasu i jaki może być związek z mechanizmami wyzwalającymi dżety” – powiedział Marcotulli.
NASA wsparła badania.