Olbrzymi szpiegowski dżet z czarnej dziury we wczesnym Wszechświecie
Astronomowie odkryli dowody na niezwykle długi dżet cząstek pochodzących z supermasywnej czarnej dziury we wczesnym Wszechświecie, wykorzystując Obserwatorium Rentgenowskie Chandra.
Jeżeli zostanie potwierdzona, będzie to najodleglejsza supermasywna czarna dziura z dżetem wykrytym w promieniach X. Pochodzący z galaktyki znajdującej się około 12,7 mld lat świetlnych od Ziemi dżet może pomóc wyjaśnić, w jaki sposób największe czarne dziury powstały na bardzo wczesnym etapie historii Wszechświata.
Źródłem dżetu jest kwazar – szybko rosnąca supermasywna czarna dziura – o nazwie PSO J352.4034-15.3373 (w skrócie PJ352-15), która znajduje się w centrum młodej galaktyki. Jest to jeden z dwóch najpotężniejszych kwazarów wykrytych w falach radiowych w ciągu pierwszego miliarda lat po Wielkim Wybuchu i jest około miliard razy masywniejszy od Słońca.
W jaki sposób supermasywne czarne dziury mogą rosnąć tak szybko, aby osiągnąć tak olbrzymią masę we wczesnej epoce Wszechświata? To jedno z kluczowych pytań współczesnej astronomii.
Pomimo swojej potężnej grawitacji i przerażającej reputacji, czarne dziury nieuchronnie przyciągają wszystko, co zbliża się do nich. Materia krążąca wokół czarnej dziury w dysku musi stracić prędkość i energię, zanim będzie mogła spaść dalej do wewnątrz, aby przekroczyć tak zwany horyzont zdarzeń, punkt bez powrotu. Pola magnetyczne mogą powodować efekt hamowania dysku, ponieważ napędzają dżet, co jest kluczowym sposobem utraty energii przez materię w dysku, a tym samym zwiększenia tempa wzrostu czarnych dziur.
Astronomowie musieli obserwować PJ352-15 w sumie przez 3 dni, używając obserwatorium Chandra, aby wykryć dowody na istnienie dżetu rentgenowskiego. Emisja promieniowania X została wykryta około 160 000 lat świetlnych od kwazara w tym samym kierunku, co znacznie krótsze dżety widziane wcześniej na falach radiowych przez Very Long Baseline Array. Dla porównania, cała Droga Mleczna rozciąga się na około 100 000 lat świetlnych.
Światło wykryte z tego dżetu zostało wyemitowane, gdy Wszechświat miał zaledwie 0,98 mld lat, czyli mniej niż 1/10 obecnego wieku. W tym momencie intensywność mikrofalowego promieniowania tła pozostałego po Wielkim Wybuchu była znacznie większa niż obecnie.
Gdy elektrony w dżecie odlatują z czarnej dziury z prędkością bliską prędkości światła, przechodzą przez i zderzają się z fotonami tworzącymi mikrofalowe promieniowanie tła, zwiększając energię fotonów do zakresu promieniowania rentgenowskiego, które zostaje wykryte przez Chandrę. W tym scenariuszu promienie X mają znacznie większą jasność w porównaniu z falami radiowymi. Zgadza się to z obserwacją, że z dużym strumieniem rentgenowskim nie wiąże się żadna emisja radiowa.
Wynika z tego, że obserwacje rentgenowskie mogą być jednym z najlepszych sposobów badania kwazarów z dżetami we wczesnym Wszechświecie.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
