Astronomowie wykorzystali radioteleskopy amerykańskich sieci VLA i VLBA i znaleźli najbardziej odległy kosmiczny dżet z odkrytych do tej pory. Ten dżet tworzy materia rozpędzona przez supermasywną czarną dziurę do prędkości bliskiej prędkości światła w kwazarze P172+18, od którego światło biegło do nas około 13 miliardów lat (z = 6.82). Takie obserwacje dostarczają istotnych informacji na temat ewolucji galaktyk i wzrostu supermasywnych czarnych dziur, gdy Wszechświat był bardzo młody.
Kwazary są bardzo jasnymi obiektami znajdującymi się w centrum niektórych galaktyk. Są one zasilane przez supermasywne czarne dziury. Źródłem niezwykłej jasności kwazarów jest uwalnianie energii grawitacyjnej podczas akrecji materii gazowej otaczającej supermasywną czarną dziurę – co pozwala zaobserwować te obiekty nawet z ogromnych odległości.
Niedawno odkryty kwazar P172+18 jest tak odległy, że jego światło podróżowało do nas przez około 13 miliardów lat. Widzimy więc kwazara jak wyglądał, gdy Wszechświat liczył zaledwie 780 milionów lat. Mimo że odkryto bardziej odległe kwazary to jednak pierwszy raz astronomowie znaleźli radiowy dżet w tak młodym kwazarze. Szacuje się, że tylko około 10% kwazarów, które astronomowie klasyfikują jako kwazary „głośne radiowo” posiada dżety, emitujące silne promieniowanie radiowe.
Obserwacje wskazują na to, że dżet w kwazarze P172+18 liczy zaledwie 1000 lat, a jego źródłem jest supermasywna czarna dziura o masie około 300 milionów Mʘ.
Czarne dziury w jądrach wielu odległych kwazarów posiadają tak wielką masę, że stanowi to wyzwanie dla naszego rozumienia tego, jak mogły tak szybko powstać we wczesnej historii Wszechświata. Zgodnie z jedną z hipotez, to dżety stwarzają mechanizm dzięki któremu czarne dziury mogą rosnąć tak szybko. Znalezienie dżeta w tak młodym kwazarze jest niezwykle cenną wskazówką. – powiedział astronom Emmanuel Momjian z NRAO (skrót od the National Radio Astronomy Observatory).
Dżety spełniają funkcję regulacyjną podczas narodzin gwiazd i wzroście galaktyk macierzystych. Więc to odkrycie ma wielką wartość dla zrozumienia procesów we wczesnym Wszechświecie – powiedział Chris Carilli (NRAO) – W tym okresie dżety przenosiły również atomy i pola magnetyczne do pierwotnej przestrzeni pomiędzy galaktykami.
Obraz kwazara P172+18 uzyskany za pomocą radioteleskopów VLBA. Jest to kwazar odległy o około 13 miliardów l.św. (z=6.82). Pokazana jest wewnętrzna część dżetu o wielkości 171 x 60 l.św. (9.9 x 3.5 mas, gdzie 1 mas = 0.000001"). Źródło: Momjian et al., NRAO/AUI/NSF
Najpierw w 2015 roku obiekt oznaczony jako P172+18 uzyskał status kandydata na kwazara w oparciu o obserwacje optyczne hawajskiego przeglądu nieba Pan-STARRS. Później w tej samej pozycji na niebie sieć radioteleskopów VLA zarejestrowała promieniowanie radiowe. Wreszcie obserwacje w podczerwieni pozwoliły wyznaczyć odległość i masę supermasywnej czarnej dziury.
Naukowcy połączyli obserwacje z następujących teleskopów:
• Magellan Baade Telescope (Las Campanas Observatory, Chile);
• Nordic Optical Telescope (La Palma, Hiszpania);
• Keck telescope (Hawaje);
• Very Large Telescope ESO (Chile);
• Large Binocular Telescope (USA).
W 2019 roku kwazar był obserwowany przez sieci radioteleskopów VLA i VLBA.
Odkryte w 1963 roku kwazary bardzo rozszerzyły znaną nam skalę odległości we Wszechświecie. Początkowo astronomowie nie rozumieli ich ekstremalnych jasności. Ale obecnie wiemy, że są one zasilane energią grawitacyjną supermasywnych czarnych dziur znajdujących się w centrach galaktyk. Materia orbitując coraz bliżej czarnej dziury tworzy dysk akrecyjny. Tarcie rozgrzewa materię w dysku i sprawia, że jasno świeci. W niektórych kwazarach, takich jak np. P172+18, obserwuje się wyrzuty materii na zewnątrz, czyli dżety, które są prostopadłe do płaszczyzny dysku akrecyjnego.
Opracowanie: Ryszard Biernikowicz
Więcej informacji:
Publikacja naukowa:
VLA - The discovery of a highly accreting, radio-loud quasar at z=6.82
VLBA - Resolving the Radio Emission from the Quasar P172+18 at z=6.82
Most Distant Cosmic Jet Providing Clues About Early Universe
Źródło: NRAO
Na ilustracji: wizja artystyczna jak może wyglądać odległy kwazar P172+18 i jego dżety radiowe. Aktualnie (marzec 2021 r.) jest to najbardziej odległy kwazar z dżetami radiowymi jaki kiedykolwiek został odkryty. P172+18 jest tak odległy, że jego światło podróżowało do nas przez około 13 miliardów lat. Widzimy więc kwazara jak wyglądał, gdy Wszechświat liczył zaledwie 780 milionów lat. Źródło: ESO/M. Kornmesser
