Korzystając z Bardzo Dużego Teleskopu (VLT) Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO), astronomowie scharakteryzowali jasny kwazar i stwierdzili, że jest on nie tylko najjaśniejszym obiektem w swoim rodzaju, ale także najjaśniejszym obiektem, jaki kiedykolwiek zaobserwowano. Kwazary to jasne jądra odległych galaktyk, zasilane przez supermasywne czarne dziury. Czarna dziura w tym rekordowym kwazarze zwiększa masę o równowartość jednego Słońca dziennie, co czyni ją najszybciej rosnącą czarną dziurą w historii.
Czarne dziury napędzające kwazary zbierają materię z otoczenia w procesie tak energetycznym, że emitują ogromne ilości światła. Do tego stopnia, że kwazary są jednymi z najjaśniejszych obiektów na naszym niebie, co oznacza, że nawet te odległe są widoczne z Ziemi. Z reguły najjaśniejsze kwazary wskazują na najszybciej rosnące supermasywne czarne dziury.
„Odkryliśmy najszybciej rosnącą czarną dziurę znaną do tej pory. Ma masę 17 miliardów Słońc i zjada nieco ponad jedno Słońce dziennie. To czyni ją najjaśniejszym obiektem w znanym wszechświecie” – mówi Christian Wolf, specjalista ds. astronom z Australijskiego Uniwersytetu Narodowego (ANU) i główny autor badania opublikowanego dzisiaj w Nature Astronomy. Kwazar, nazwany J0529-4351, jest tak daleko od Ziemi, że jego światło docierało do nas przez ponad 12 miliardów lat.
Materia przyciągana w stronę czarnej dziury w postaci dysku emituje tak dużo energii, że J0529-4351 jest ponad 500 bilionów razy jaśniejsza od Słońca. „Całe to światło pochodzi z gorącego dysku akrecyjnego o średnicy siedmiu lat świetlnych – to musi być największy dysk akrecyjny we Wszechświecie” – mówi doktorant i współautor z ANU Samuel Lai. Siedem lat świetlnych to około 15 000 razy większa odległość od Słońca do orbity Neptuna.
I, co niezwykłe, ten bijący rekordy kwazar był ukryty na widoku. „To zaskakujące, że pozostał on nieznany aż do dzisiaj, kiedy znamy już około miliona mniej imponujących kwazarów. Do tej pory dosłownie patrzył nam w twarz” – mówi współautor Christopher Onken, astronom z ANU. Dodał, że obiekt ten pojawił się na zdjęciach z południowego przeglądu nieba ESO Schmidt z 1980 r., ale został rozpoznany jako kwazar dopiero kilkadziesiąt lat później.
Znalezienie kwazarów wymaga precyzyjnych danych obserwacyjnych z dużych obszarów nieba. Powstałe zbiory danych są tak duże, że badacze często wykorzystują modele uczenia maszynowego do ich analizy i odróżniania kwazarów od innych ciał niebieskich. Jednak modele te są szkolone na istniejących danych, co ogranicza potencjalnych kandydatów do obiektów podobnych do już znanych. Jeśli nowy kwazar jest jaśniejszy niż jakikolwiek inny zaobserwowany wcześniej, program może go odrzucić i zamiast tego sklasyfikować jako gwiazdę niezbyt odległą od Ziemi.
Zautomatyzowana analiza danych z satelity Gaia Europejskiej Agencji Kosmicznej przeszła obok J0529-4351 jako zbyt jasnego na kwazar, co sugeruje, że jest to gwiazda. W zeszłym roku naukowcy zidentyfikowali go jako odległy kwazar na podstawie obserwacji z 2,3-metrowego teleskopu ANU w Obserwatorium Siding Spring w Australii. Odkrycie, że był to najjaśniejszy kwazar, jaki kiedykolwiek zaobserwowano, wymagało jednak większego teleskopu i pomiarów za pomocą bardziej precyzyjnego instrumentu. Spektrograf X-shooter na teleskopie VLT należącym do ESO na chilijskiej pustyni Atakama dostarczył kluczowych danych.
Najszybciej rosnąca czarna dziura, jaką kiedykolwiek zaobserwowano, będzie także idealnym celem modernizacji GRAVITY+ na należącym do ESO interferometrze VLT (VLTI), który został zaprojektowany do dokładnego pomiaru masy czarnych dziur, w tym także tych oddalonych od Ziemi. Dodatkowo należący do ESO Ekstremalnie Wielki Teleskop (ELT), 39-metrowy teleskop budowany na chilijskiej pustyni Atakama, sprawi, że identyfikacja i charakteryzowanie takich nieuchwytnych obiektów stanie się jeszcze bardziej wykonalne.
Znalezienie i badanie odległych supermasywnych czarnych dziur może rzucić światło na niektóre tajemnice wczesnego Wszechświata, w tym na to, w jaki sposób one i ich galaktyki macierzyste formowały się i ewoluowały. Ale to nie jedyny powód, dla którego Wolf ich szuka. „Osobiście po prostu lubię pościgi” – mówi. „Przez kilka minut dziennie znów czuję się jak dziecko bawiące się w poszukiwanie skarbów, a teraz wykorzystuję wszystko, czego się od tego czasu nauczyłem”.