Podwójny kwazar rzuca światło na dwie supermasywne czarne dziury na kursie kolizyjnym wewnątrz łączących się galaktyk
Astronomowie dokonali rzadkiego odkrycia we wczesnym Wszechświecie, w którym dwie aktywnie karmiące się supermasywne czarne dziury są na skraju kolosalnej kolizji.
Wizja artystyczna ukazująca jaskrawy blask dwóch kwazarów znajdujących się w jądrach dwóch galaktyk, które są w chaotycznym procesie łączenia się.
Źródło: NASA, ESA, Joseph Olmsted (STScI)
Korzystając z zestawu kosmicznych i naziemnych teleskopów badacze znaleźli parę czarnych dziur osadzonych w dwóch galaktykach, które połączyły się, gdy Wszechświat miał zaledwie 3 miliardy lat.
Badanie, prowadzone przez University of Illinois w Urbana-Champaign, zostało opublikowane w czasopiśmie Nature.
Znalezienie takiego układu jest trudne z powodu wyzwania, jakim jest rozróżnienie dwóch czarnych dziur indywidualnie, gdy znajdują się one tak blisko siebie. Jednak w tym konkretnym układzie, nazwanym J0749+2255, obie czarne dziury pochłaniały gaz i pył, które rozgrzały się do tak wysokiej temperatury, że duet stworzył olbrzymi pokaz fajerwerków. Ta aktywność nazywana jest kwazarem, zjawiskiem, które występuje, gdy czarne dziury emitują ogromną ilość światła w całym spektrum elektromagnetycznym podczas karmienia się.
J0749+2255 jest bardzo niezwykły, ponieważ układ ma nie jeden, ale dwa kwazary, które są aktywne w tym samym czasie i znajdują się na tyle blisko siebie, że ostatecznie się połączą.
Nie widzimy zbyt wielu podwójnych kwazarów w tak wczesnym okresie we Wszechświecie. I dlatego to odkrycie jest tak ekscytujące – powiedział doktorant Yu-Ching Chen z University of Illinois w Urbana-Champaign, główny autor tego badania.
Sonda kosmiczna Gaia jako pierwsza wykryła nierozdzielony układ podwójny kwazarów, rejestrując obrazy wskazujące na dwa blisko siebie ustawione punkty światła w młodym Wszechświecie. Chen i jego zespół wykorzystali następnie Kosmiczny Teleskop Hubble’a, aby zweryfikować, czy punkty światła rzeczywiście pochodzą od pary supermasywnych czarnych dziur.
Następnie przeprowadzono obserwacje na wielu długościach fal; wykorzystując drugiej generacji kamery bliskiej podczerwieni Keck Observatory (NIRC2) w połączeniu z systemem optyki adaptacyjnej, a także Gemini North, obserwatorium rentgenowskiego Chandra i sieci radioteleskopów Very Large Array w Nowym Meksyku, naukowcy potwierdzili, że podwójny kwazar nie był dwoma obrazami tego samego kwazara powstałymi w wyniku soczewkowania grawitacyjnego.
Proces potwierdzenia nie był łatwy i potrzebowaliśmy szeregu teleskopów obejmujących widmo od promieniowania rentgenowskiego do radiowego, aby ostatecznie potwierdzić, że ten układ jest rzeczywiście parą kwazarów, zamiast, powiedzmy, dwoma obrazami kwazara soczewkowanego grawitacyjnie – powiedział współautor Yue Shen, astronom z University of Illinois.
Ponieważ teleskopy zaglądają w odległą przeszłość, ten podwójny kwazar już nie istnieje. W ciągu 10 miliardów lat ich macierzyste galaktyki prawdopodobnie uformowały się w olbrzymią galaktykę eliptyczną, taką jak te, które widzimy dzisiaj w lokalnym Wszechświecie. A kwazary połączyły się w gigantyczną, supermasywną czarną dziurę w jej centrum.
Pobliska gigantyczna galaktyka eliptyczna, M87, posiada monstrualną czarną dziurę o masie 6,5 miliarda razy większej od masy naszego Słońca. Być może ta czarna dziura urosła z jednej lub więcej fuzji galaktyk w ciągu ostatnich miliardów lat.
Istnieje coraz więcej dowodów na to, że duże galaktyki powstają w wyniku fuzji. Mniejsze systemy łączą się, tworząc większe układy i coraz większe struktury. Podczas tego procesu w łączących się galaktykach powinny powstać pary supermasywnych czarnych dziur.
Wiedza o populacji prekursorów czarnych dziur ostatecznie powie nam o pojawieniu się supermasywnych czarnych dziur we wczesnym Wszechświecie i o tym, jak częste mogą być te połączenia – powiedział Chen.
Zaczynamy odsłaniać ten czubek góry lodowej populacji wczesnych podwójnych kwazarów – powiedział współautor Xin Liu z University of Illinois w Urbana-Champaign. Na tym polega wyjątkowość tego badania. W rzeczywistości mówi nam ono, że ta populacja istnieje, a teraz mamy metodę identyfikacji podwójnych kwazarów, które dzieli mniej niż rozmiar pojedynczej galaktyki.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
.jpg)
