astronomowie odkryli najbardziej odległe i starożytne pojedyncze źródło emisji radiowych w znanym wszechświecie. To źródło jest jednym z najpotężniejszych akceleratorów cząstek we wszechświecie: kwazarem odległym o 13 miliardów lat świetlnych od Ziemi, wyrzucającym strumienie cząstek z prędkością niemal równą prędkości światła.
kwazary są jednymi z najstarszych, najbardziej odległych, najbardziej masywnych i najjaśniejszych obiektów we wszechświecie. Tworzą one jądra galaktyk, w których gwałtownie obracająca się supermasywna czarna dziura wdziera się w materię, która nie jest w stanie wymknąć się jej grawitacyjnemu uchwytowi. Podczas gdy czarna dziura pożera tę materię, emituje również ogromną ilość promieniowania, które łącznie może być ponad bilion razy jaśniejsze niż najjaśniejsze gwiazdy, czyniąc kwazary najjaśniejszymi obiektami obserwowalnego wszechświata.
podobne: 12 najdziwniejszych obiektów we wszechświecie
” jeśli te obiekty są tak jasne, że można je zaobserwować bardzo daleko ” – powiedziała Chiara Mazzucchelli, która prowadziła odkrycie razem z Eduardo Bañados. „Kiedy galaktyki takie jak Droga Mleczna są zbyt słabe, aby można je było wykryć i zbadać w tych odległościach, możemy użyć tych bardzo świetlistych kwazarów do badania, kiedy Wszechświat był bardzo młody. Mówimy o czasach, kiedy powstały pierwsze gwiazdy i galaktyki.”
ten Kwazar w szczególności, nazwany P172+18, jest reliktem z około 780 milionów lat po Wielkim Wybuchu i ujawnia wskazówki dotyczące jednej z najwcześniejszych epok wszechświata — epoki reionizacji. Na początku tego okresu wszechświat był mrocznie zasłonięty przez w większości jednolitą chmurę wodoru. Naukowcy nazywają ten czas ciemnymi wiekami wszechświata, ponieważ większość emitowanego światła została szybko wchłonięta przez neutralnie naładowany Gaz. Ostatecznie grawitacja zawaliła pierwotny gaz na pierwsze gwiazdy i kwazary, które zaczęły ogrzewać i jonizować otaczające gazy, umożliwiając przechodzenie światła.
Mazzucchelli, astronom z Europejskiego Obserwatorium Południowego w Chile, i Bañados, astronom z Instytutu Astronomii Maxa Plancka w Niemczech, po raz pierwszy zauważyli Kwazar podczas korzystania z teleskopów Magellana w Obserwatorium Las Campanas w Chile. Obserwowali sygnaturę radiową pozostawioną przez potężne strumienie cząstek wybuchających z góry i poniżej czarnej dziury. Superszybkie cząstki emitują ogromną ilość fal radiowych. Naukowcy nazywają te kwazary „głośnymi radiowo” i wierzą, że ich strumienie przyspieszonych cząstek, które są widoczne tylko w około 10% kwazarów, odgrywają kluczową rolę w ewolucji wczesnych galaktyk.
dalsze obserwacje teleskopów, w tym Obserwatorium Keck na Hawajach i bardzo duży teleskop w Chile, wykazały, że P172+18 jest prawie 300 milionów razy masywniejszy niż słońce i jest jednym z najszybciej rozwijających się kwazarów, jakie kiedykolwiek odkryto. Problem w tym, że naukowcy nie wiedzą, jak czarna dziura stała się tak masywna tak wcześnie we wszechświecie. Radioodbiorniki mogą być wyjaśnieniem.
„badania teoretyczne mówią, że obecność dżetów radiowych może zwiększyć prędkość, z której czarna dziura zjada materię, co oznacza, że mogą one pozwolić na wzrost czarnej dziury znacznie szybciej i może wyjaśnić, dlaczego są tak masywne tak wcześnie”, powiedział Mazzucchelli. „W tym samym czasie dżety radiowe mogą również wpływać na galaktykę otaczającą Kwazar, wpływając na formowanie się gwiazd.”
jednak szał karmienia czarnej dziury mógł nie trwać długo. Kiedy astronomowie porównali swoje ostatnie obserwacje z badaniem nieba wykonanym ponad dwie dekady wcześniej, odkryli, że Kwazar stracił połowę swojej jasności, sygnalizując, że Kwazar prawdopodobnie osiąga ostatnie etapy swojego życia.
latarnie w ciemności
Mazzucchelli opisał kwazary jako odległe latarki, które oświetlają określony czas i przestrzeń w historii wszechświata. Każdy odkryty Kwazar odkrywa kolejny punkt na linii czasu pomiędzy Wielkim Wybuchem a wszechświatem, który widzimy dzisiaj. Ma nadzieję, że zespół badawczy znajdzie w przyszłości o wiele więcej pobliskich kwazarów.
w rzeczywistości, niedługo po odkryciu P172+18, astronomowie znaleźli w pobliżu drugą latarnię fal radiowych. Jeśli dalsze obserwacje potwierdzą, że to towarzyszące źródło radiowe znajduje się w tej samej odległości co Kwazar, może to być najbardziej odległa para aktywnych galaktyk, jaką kiedykolwiek odkryto. Naukowcy mają nadzieję, że teleskopy takie jak NASA James Webb Space Telescope będą w stanie określić dokładną odległość źródła radiowego.
wyniki badań zostaną opublikowane w nadchodzącym numerze czasopisma Astrophysical.