Astronomowie odkryli zaskakujący związek między ilością pyłu otaczającego supermasywną czarną dziurę a siłą emisji radiowej generowanej przez niezwykle jasne galaktyki.
Międzynarodowy zespół astronomów użył nowych danych z instrumentu Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI), za pomocą którego prowadzone są pięcioletnie badania struktury kosmicznej we Wszechświecie. Obejmują one analizę widm optycznych około trzech milionów kwazarów – niezwykle jasnych galaktyk zasilanych przez supermasywne czarne dziury. Badacze odkryli, że kwazary, które zawierały więcej pyłu, a zatem wydawały się bardziej czerwone, miały większe prawdopodobieństwo silniejszej emisji radiowej w porównaniu z kwazarami, które miały bardzo mało lub wcale pyłu i wydawały się bardzo niebieskie. Odkrycie zostało opublikowane w „Monthly Notices of the Royal Astronomical Society”.
Prawie każda znana galaktyka, także nasza Droga Mleczna, ma w centrum supermasywną czarną dziurę, tj. obiekt tego typu o masie od milionów do miliardów mas Słońca. W niektórych galaktykach w centrum znajduje się ogromna ilość materii, która zasila i powiększa supermasywną czarną dziurę, czyniąc ją bardzo energetyczną i „aktywną”.
Najpotężniejszym typem takich aktywnych galaktyk są tzw. kwazary, które należą do najjaśniejszych obiektów we Wszechświecie. Kwazary wydają się bardzo jasne i często mają niebieski kolor ze względu na jasny dysk materii, który krąży wokół centralnej czarnej dziury i ją zasila. Ten dysk jest szczególnie jasny w zakresie optycznym i ultrafioletowym. Jednak astronomowie zauważyli, że znaczna część kwazarów wydaje się być bardzo czerwona, co jest interesującym odkryciem, ponieważ nie jest jeszcze jasne, dlaczego tak się dzieje. Obecnie trwają badania mające na celu lepsze poznanie natury tych obiektów.
Aby zgłębić tajemnice fizyczne czerwonych kwazarów, niezbędne są pomiary spektroskopowe, które umożliwiają analizę światła kwazarów na różnych długościach fal. Kształt widma kwazara może dostarczyć informacji na temat ilości pyłu otaczającego obszar centralny, a ponadto obserwacja emisji radiowej pochodzącej z kwazarów może pozwolić dowiedzieć się więcej o energii emitowanej przez centralną czarną dziurę oraz o tym, czy wypuszcza ona potężne strumienie, które mogą kształtować otaczającą galaktykę.
Zrozumieć tajemnice czerwonych kwazarów
Nowe badanie, przeprowadzone przez dr Victorię Fawcett z Uniwersytetu w Newcastle (Wielka Brytania), zostało przeprowadzone z wykorzystaniem obserwatorium spektroskopowego DESI w celu pomiaru ilości pyłu (poczerwienienia) w próbce około 35 tysięcy kwazarów oraz zbadania związku między czerwonym widmem a obserwowaną emisją radiową. Badacze odkryli, że DESI jest w stanie zaobserwować znacznie większą liczbę ekstremalnie czerwonych (zapylonych) kwazarów w porównaniu do poprzednich badań spektroskopowych, takich jak Sloan Digital Sky Survey (SDSS). Ponadto stwierdzono, że bardziej czerwone kwazary częściej wykazują silną emisję radiową w porównaniu z typowych niebieskimi kwazarami.
To było naprawdę ekscytujące – zobaczyć niesamowitą jakość danych DESI i odkryć tysiące tych, wcześniej rzadkich, czerwonych kwazarów. Mam wrażenie, że to badanie połączy wiele elementów układanki w naszym rozumieniu czerwonych kwazarów, i definitywnie powiąże pył w kwazarze z jego emisją radiową. Myślę, że jest to jak dotąd najmocniejszy dowód na to, że czerwone kwazary są kluczowym elementem ewolucji galaktyk – stwierdziła dr Fawcett.
Ten związek między czerwoną barwą kwazara a emisją radiową prawdopodobnie wynika z silnego wypływu gazu z supermasywnej czarnej dziury, który uderza w otaczający pył, powodując wstrząsy i emisję radiową. Te wypływy gazu ostatecznie usuwają cały pył i gaz z centralnego obszaru galaktyki, odsłania niebieski kwazar i powoduje słabszą emisję radiową. Ta obserwacja jest zgodna z rozwijającą się koncepcją, że czerwone kwazary są młodszą, „wybuchową” fazą ewolucji galaktyk. Czerwone kwazary mogą więc odgrywać niezwykle istotną rolę w zrozumieniu ewolucji galaktyk w czasie.
Na wiele pytań dotyczących czerwonych kwazarów nadal nie mamy odpowiedzi – np. czy wiatry czarnych dziur lub strumienie radiowe są ostatecznie odpowiedzialne za tę zwiększoną emisję radiową. Jestem jednak przekonana, że wraz z rosnącą próbką czerwonych kwazarów, którą DESI będzie badać w ciągu najbliższych kilku lat, jesteśmy na progu pełnego zrozumienia natury tych obiektów. Dzięki temu będziemy w stanie odpowiedzieć na wiele pytań i zgłębić tajemnice związane z czerwonymi kwazarami. Jestem podekscytowana perspektywą przyszłych badań i oczekuję, że odkryjemy jeszcze więcej na temat tych fascynujących obiektów kosmicznych – kontynuuje dr Fawcett.
Opracowanie: Agnieszka Nowak
Więcej informacji:
- Radio signals reveal secrets of hidden supermassive black holes
- A striking relationship between dust extinction and radio detection in DESI QSOs: evidence for a dusty blow-out phase in red QSOs
Źródło: Newcastle University
Na ilustracji: Wizja artystyczna czerwonego kwazara. Źródło: S. Munro & L. Klindt
