Naukowcy zaobserwowali emisję promieniowania rentgenowskiego najjaśniejszego kwazara widzianego w ciągu ostatnich 9 miliardów lat kosmicznej historii. Znaczące zmiany w emisji kwazara dają nowe spojrzenie na wewnętrzne funkcjonowanie kwazarów i ich interakcje z otoczeniem.
Znajdujący się w galaktyce oddalonej o 9,6 miliarda lat świetlnych od Ziemi, pomiędzy gwiazdozbiorami Centaura i Hydry, kwazar znany jako SMSS J114447.77-430859.3, w skrócie J1144, jest niezwykle potężny. Świecąc 100 milionów razy jaśniej niż Słońce, J1144 znajduje się znacznie bliżej Ziemi niż inne źródła o tej samej jasności, co pozwala astronomom uzyskać wgląd w czarną dziurę zasilającą kwazar i jego otoczenie.
Kwazary są jednymi z najjaśniejszych i najodleglejszych obiektów w znanym Wszechświecie, napędzanymi opadaniem gazu do supermasywnej czarnej dziury. Można je opisać jako aktywne jądra galaktyczne (AGN) o bardzo wysokiej jasności, które emitują ogromne ilości promieniowania elektromagnetycznego; obserwowalne w radiu, podczerwieni, świetle widzialnym, ultrafioletowym i rentgenowskim. J1144 został początkowo zaobserwowany na widzialnych długościach fal w 2022 roku przez SkyMapper Southern Survey (SMSS).
W swoim badaniu naukowcy połączyli obserwacje z kilku obserwatoriów na orbicie okołoziemskiej: instrumentu eROSITA na pokładzie obserwatorium Spectrum-Roentgen-Gamma (SRG), obserwatorium XMM-Newton, Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) i obserwatorium Swift. eROSITA wykrył źródło podczas pierwszych pięciu skanów nieba w latach 2020-2022. eROSITA to nie tylko fantastyczny instrument do odkrywania tak rzadkich jasnych kwazarów, ale także do monitorowania ich zmienności poprzez wielokrotne skanowanie ich emisji rentgenowskiej co sześć miesięcy – mówi autor Zsofi Igo. Będzie to miało kluczowe znaczenie dla pogłębienia naszej wiedzy na temat fizyki akrecji.
Zespół wykorzystał dane z eROSITA i innych obserwatoriów do pomiaru temperatury promieniowania rentgenowskiego emitowanego przez kwazar. Okazało się, że temperatura ta wynosi około 350 milionów Kelwinów, czyli ponad 60 000 razy więcej niż temperatura Słońca. Zespół odkrył również, że masa czarnej dziury w centrum kwazara jest około 10 miliardów razy większa od masy Słońca, a tempo jej wzrostu jest rzędu 100 mas Słońca rocznie.
Dalsze informacje zostały ujawnione poprzez zbadanie, jak właściwości kwazara zmieniają się w czasie. Na przykład, eROSITA wykazała, że jasność J1144 jest zmienna w skali roku, ale co ciekawe, wykazywała niewielkie zmiany w kształcie widma energetycznego w tym okresie. Wykryto również zmienność w skali kilku dni, której zwykle nie obserwuje się w kwazarach z czarnymi dziurami tak dużymi jak ta znajdująca się w J1144. Ponadto obserwacje wykazały, że podczas gdy porcja gazu jest pochłaniana przez czarną dziurę, część gazu jest wyrzucana w postaci niezwykle silnych wiatrów, uwalniając duże ilości energii do galaktyki macierzystej.
Podobne kwazary zwykle znajdują się w znacznie większych odległościach, więc wydają się znacznie słabsze i widzimy je takimi, jakimi były, gdy Wszechświat miał zaledwie 2-3 miliardy lat – mówi dr Kammoun, główny autor artykułu. J1144 jest bardzo rzadkim źródłem, ponieważ jest tak jasny i znacznie bliżej Ziemi, co daje nam wyjątkowy wgląd w to, jak wyglądają tak potężne kwazary.
Więcej informacji:
- eROSITA sees changes in the most powerful quasar
- The first X-ray look at SMSS J114447.77-430859.3: the most luminous quasar in the last 9 Gyr
Źródło: MPG
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Na ilustracji: Wizja artystyczna kwazara. Źródło: NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva