Odkryto najdalszy kwazar z potężnymi dżetami radiowymi
Artystyczny obraz kwazara P172+18
Wizja artystyczna pokazuje jak mogą wyglądać odległy kwazar P172+18 i jego radiowe dżety. Jak dotąd (początek 2021 roku) jest to najdalszy znaleziony kwazar z radiowymi dżetami. Został zbadany przy pomocy należącego do ESO teleskopu VLT. Jest tak odległy, że światło od niego musi podróżować przez około 13 miliardów lat aby do nas dotrzeć: widzimy go takim, jaki był w czasach, gdy Wszechświat miał zaledwie około 780 milionów lat.
Źródło: ESO/M. KornmesserPrzy pomocy Bardzo Dużego Teleskopu (VLT) należącego do Europejskiego Obserwatorium Południowego astronomowie odkryli i szczegółowo zbadali najdalsze jak dotąd źródło emisji radiowej. Źródłem tym jest „radiowo głośny” kwazar – jasny obiekt z potężnymi dżetami emitującymi na falach radiowych – który jest tak daleko, że światło potrzebuje 13 miliardów lat, aby dotrzeć do nas. Odkrycie może dostarczyć ważnych wskazówek pomocnych astronomom w zrozumieniu wczesnego Wszechświata.
Kwazary są bardzo jasnymi obiektami znajdującymi się w centrach niektórych galaktyk, zasilanymi przez potężne supermasywne czarne dziury. Gdy czarna dziura konsumuje otaczający gaz, uwalniana jest energia, co pozwala astronomom na dostrzeżenie takich obiektów nawet, gdy znajdują się bardzo daleko.
Nowo odkryty kwazar, nazwany P172+18, jest tak odległy, że światło od niego musi podróżować przez około 13 miliardów lat, aby dotrzeć do nas: widzimy go takim, jaki był, gdy Wszechświat miał zaledwie około 780 milionów lat. O ile odkryto odleglejsze kwazary, to w tym przypadku po raz pierwszy astronomowie byli w stanie zidentyfikować charakterystyczne oznaki dżetów radiowych w kwazarze tak wcześnie w historii Wszechświata. Zaledwie około 10% kwazarów – które astronomowie klasyfikują jako „radiowo głośne” – posiada dżety, które świecą jasno na częstotliwościach radiowych [1].
P172+18 jest zasilany przez czarną dziurę 300 milionów razy bardziej masywną niż nasze Słońce, konsumującą gaz w oszałamiającym tempie. „Czarna dziura zjada materię bardzo gwałtownie, rosnąc w masie w tempie jednym z najszybszych kiedykolwiek zaobserwowanych” wyjaśnia astronom Chiara Mazzucchelli. Jako stażystka w ESO w Chile dokonała odkrycia razem z Eduardo Bañadosem z Max Planck Institute for Astronomy w Niemczech.
Astronomowie sądzą, że istnieje związek pomiędzy gwałtownym wzrostem supermasywnych czarnych dziur, a potężnymi dżetami radiowymi dostrzeganymi w kwazarach takich jak P172+18. Uważa się, że dżety są zdolne do zaburzania gazu wokół czarnej dziury, zwiększając tempo, w którym opada na nią. Zatem badanie radiowo głośnych kwazarów może dostarczyć ważnych informacji na temat tego, w jaki sposób czarne dziury we wczesnym Wszechświecie rozrosły się do swoich supermasywnych rozmiarów tak szybko po Wielkim Wybuchu.
„To bardzo ekscytujące dla mnie po raz pierwszy odkryć ‘nową’ czarną dziurę i dostarczyć kolejną cegiełkę do zrozumienia pierwotnego Wszechświata, z którego pochodzimy, a ostatecznie również samych siebie” mówi Mazzucchelli.
P172+18 został po raz pierwszy rozpoznany jako odległy kwazar, po wcześniej identyfikacji jako źródło radiowe, w wyniku obserwacji Teleskopem Magellana w Obserwatorium Las Campanas w Chile, które przeprowadzili Bañados i Mazzucchelli. „Gdy tylko otrzymaliśmy dane i sprawdziliśmy je pobieżnie, od razu wiedzieliśmy, że odkryliśmy najdalszy radiowo głośny kwazar” mówi Bañados.
Jednak ze względu na krótki czas obserwacji zespół nie miał wystarczająco dużo danych, aby zbadać obiekt w detalach. Mnóstwo następnych obserwacji z innych teleskopów, w tym z instrumentu X-shooter na należącym do ESO teleskopie VLT, pozwoliło naukowcom zgłębić własności tego kwazara, w tym ustalić kluczowe parametry, takie jak masa czarnej dziury i tempo pożerania przez nią materii z otoczenia. Inne teleskopy, które wniosły wkład w badania to m.in. Very Large Array (VLA) należący do National Radio Astronomy Observatory oraz Teleskop Kecka w USA.
Chociaż zespół jest podekscytowany swoim odkryciem, które ukaże się w The Astrophysical Journal, to sądzi, że radiowo głośny kwazar może być jednym z wielu jakie uda się znaleźć, być może nawet na jeszcze większych kosmologicznych odległościach. „To odkrycie napawa mnie optymizmem i wierzę, mam nadzieję że record odległości zostanie wkrótce pobity” mówi Bañados.
Obserwacje instrumentami takimi, jak ALMA, w którym ESO jest partnerem, oraz przy pomocy budowanego przez ESO przyszłego Ekstremalnie Wielkiego Teleskopu (ELT) mogą pomóc w odkryciu i dokładnym zbadaniu kolejnych tego typu obiektów z wczesnego Wszechświata.
Uwagi
[1] Fale radiowe używane w astronomii mają częstotliwości pomiędzy około 300 MHz, a 300 GHz.
Więcej informacji
Wyniki badań zaprezentowano w artykule pt. „The discovery of a highly accreting, radio-loud quasar at z=6.82”, który ukase się w The Astrophysical Journal.
Źródło: ESO
