Przejdź do głównej zawartości

Odległy kwazar jako kosmiczny zegar

Głodne supermasywne czarne dziury w odległym kosmosie mogą pomóc nam zrozumieć, co wydarzyło się wkrótce po tym, jak nasz Wszechświat rozjaśnił się pierwszymi gwiazdami i galaktykami. Obecnie nowa praca bada najodleglejszą supermasywną czarną dziurę, jaką naukowcy widzieli, szukając więcej wskazówek.


Nasza niejasna przeszłość
Nasz wczesny Wszechświat, który rozpoczął się zaledwie kilka milionów lat po Wielkim Wybuchu, był mrocznym miejscem. Przestrzeń była wypełniona obłokami neutralnego wodoru, ale nie było żadnych źródeł światła widzialnego.

W pewnym momencie, kilkaset lat po narodzinach Wszechświata, zaczęły się formować najwcześniejsze gwiazdy, a także pierwsze wielkoskalowe struktury, takie jak galaktyki. Supermasywne czarne dziury rosły w centrach tych galaktyk, a gdy czarne dziury gromadziły masę, wytwarzały potężne promieniowanie, które teraz pojawiają się nam jako odległe kwazary. W ciągu miliarda lat od Wielkiego Wybuchu kwazary i gwiazdy oświetliły Wszechświat i ukształtowały go w jego obecną formę.

Szczegóły i dokładny harmonogram tych krytycznych etapów ewolucji pozostają jednak niepewne.

Cofnijmy się w czasie
Jednym ze sposobów, w jaki możemy lepiej zrozumieć tę ewolucję, jest użycie kwazarów jako kosmicznych zegarów. Spoglądając w przeszłość i badając najwcześniejsze znane kwazary, dowiadujemy się o metaliczności gazu w centrach wczesnych galaktyk – co pokazuje, kiedy ten gaz po raz pierwszy został wzbogacony w metale utworzone przez ich własne gwiazdy.

W niedawnych badaniach zespół naukowców pod kierownictwem Masafusa Onoue (Instytut Astronomii im. Maxa Plancka, Niemcy) zbadał ten kluczowy czas za pomocą jednego szczególnie wczesnego kwazara ULAS J1342 0928.

Zaglądanie do galaktycznego centrum
ULAS J1342 0928 to najbardziej odległy, najstarszy znany kwazar; jego przesunięcie ku czerwieni wynosi z = 7,54, co odpowiada czasowi zaledwie 680 mln lat po Wielkim Wybuchu. Onoue i współpracownicy uzyskali głębokie widma bliskiej podczerwieni tego odległego źródła za pomocą teleskopu Gemini North na Hawajach.

Modelując widma, zespół Onoue był w stanie zmierzyć proporcje pewnych linii emisyjnych wytwarzanych w regionie szerokiej linii (ang. broad line region – BLR) kwazara, regionie obłoków krążących bardzo blisko centralnej czarnej dziury.

Stosunki tych linii emisyjnych mogą służyć jako zastępstwo metaliczności obłoków. Ponieważ uważa się, że gaz ten pochodzi z międzygwiazdowego ośrodka galaktyki macierzystej, metaliczność gazu BLR śledzi historię powstawania gwiazd w galaktyce, informując nas, kiedy powstały gwiazdy i wzbogaciły ten gaz w metale.

Wczesne zanieczyszczenie metalami
Onoue i współpracownicy odkryli, że gaz BLR ULAS J1342+0928 ma podobną metaliczność do gazu BLR innych kwazarów znajdujących się przy niższych przesunięciach ku czerwieni. Wynik ten sugeruje, że wzbogacanie gazu w centrach galaktyk zostało już w dużej mierze zakończone w ciągu zaledwie 680 mln lat od Wielkiego Wybuchu – co ogranicza naszą wiedzę o tym, kiedy i jak powstają i ewoluują gwiazdy we wczesnym Wszechświecie.

Co dalej? Potrzebujemy obserwacji jeszcze bardziej odległych kwazarów, aby przesunąć tę granicę jeszcze bardziej w przeszłość; podczas, gdy zauważyliśmy kilka galaktyk z przesunięciem ku czerwieni powyżej z = 8, będziemy musieli kontynuować polowanie, aby znaleźć kwazary na tych większych odległościach, abyśmy mogli zmierzyć ich metaliczność.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

Popularne posty z tego bloga

Wykryto największą eksplozję w historii Wszechświata

Naukowcy badający odległą gromadę galaktyk odkryli największą eksplozję obserwowaną we Wszechświecie od czasów Wielkiego Wybuchu. Wybuch pochodził z supermasywnej czarnej dziury w centrum odległej o setki milionów lat świetlnych stąd galaktyki. W trakcie eksplozji zostało uwolnione pięć razy więcej energii, niż przy poprzednim ówczesnym najpotężniejszym wybuchu. Astronomowie dokonali tego odkrycia przy użyciu danych z obserwatorium rentgenowskiego Chandra i XMM-Newton, a także danych radiowych z Murchison Widefield Array (MWA) w Australii i Giant Metrewave Radio Telescope (GMRT) w Indiach. Ten potężny wybuch został wykryty w gromadzie galaktyk Ophiuchus, która znajduje się około 390 mln lat świetlnych stąd. Gromady galaktyk to największe struktury we Wszechświecie utrzymywane razem przez grawitację, zawierające tysiące pojedynczych galaktyk, ciemną materię i gorący gaz. W centrum gromady Ophiuchus znajduje się duża galaktyka zawierająca supermasywną czarną dziurę.

Odkryto najbliższą znaną „olbrzymią planetę niemowlęcą”

Nowonarodzona masywna planeta znajduje się zaledwie 100 parseków od Ziemi. Naukowcy odkryli nowonarodzoną masywną planetę bliższą Ziemi niż jakikolwiek tego typu obiekt w podobnym wieku. Olbrzymia niemowlęca planeta, nazwana 2MASS 1155-7919 b, znajduje się w asocjacji Epsilon Chamaeleontis i leży tylko około 330 lat świetlnych od naszego Układu Słonecznego. „Ciemny, chłodny obiekt, który znaleźliśmy, jest bardzo młody i ma zaledwie 10 mas Jowisza, co oznacza, że prawdopodobnie patrzymy na planetę niemowlęcą, być może wciąż w fazie formowania się. Chociaż zostało odkrytych wiele innych planet podczas misji Kepler i innych podobnych, prawie wszystkie z nich są planetami ‘starymi’. Obiekt ten jest jednocześnie czwartym lub piątym przykładem planety olbrzymiej krążącej tak daleko od swojej gwiazdy macierzystej. Teoretycy usiłują wyjaśnić, w jaki sposób się tam uformowały lub jak tam dotarły” – powiedziała Annie Dickson-Vandervelde, główna autorka pracy. Do odkrycia naukowc

Czy rozwiązano tajemnicę ekspansji Wszechświata?

Badacz z Uniwersytetu Genewskiego rozwiązał naukową kontrowersję dotyczącą tempa ekspansji Wszechświata, sugerując, że na dużą skalę nie jest ono całkowicie jednorodne. Ziemia, Układ Słoneczny, cała Droga Mleczna i kilka tysięcy najbliższych nam galaktyk porusza się w ogromnym „bąblu” o średnicy 250 mln lat świetlnych, gdzie średnia gęstość materii jest o połowę mniejsza niż w pozostałej części Wszechświata. Taka jest hipoteza wysunięta przez fizyka teoretyka z Uniwersytetu Genewskiego (UNIGE) jako rozwiązanie zagadki, która od dziesięcioleci dzieli społeczność naukową: z jaką prędkością rozszerza się Wszechświat? Do tej pory co najmniej dwie niezależne metody obliczeniowe osiągnęły dwie wartości różniące się o około 10% z odchyleniem, które jest statystycznie nie do pogodzenia. Nowe podejście usuwa tę rozbieżność bez korzystania z „nowej fizyki”. Wszechświat rozszerza się od czasu Wielkiego Wybuchu, który miał miejsce 13,8 mld lat temu – propozycja po raz pierwszy przeds