Sygnały radiowe ujawniają sekrety ukrytych supermasywnych czarnych dziur
Astronomowie odkryli zaskakujący związek między ilością pyłu otaczającego supermasywną czarną dziurę a siłą emisji radiowej generowanej przez niezwykle jasne galaktyki.
Wizja artystyczna czerwonego kwazara. Źródło: S. Munro & L. Klindt
Międzynarodowy zespół astronomów użył nowych danych z instrumentu Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI), który prowadzi pięcioletnie badania struktury kosmicznej we Wszechświecie. Badania obejmują analizę widm optycznych około 3 milionów kwazarów – niezwykle jasnych galaktyk zasilanych przez supermasywne czarne dziury. Odkryli oni, że kwazary, które zawierały więcej pyłu, a zatem wydawały się bardziej czerwone, miały większe prawdopodobieństwo silniejszej emisji radiowej w porównaniu z kwazarami, które miały bardzo mało lub wcale pyłu i wydawały się bardzo niebieskie. Odkrycie zostało opublikowane w Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Prawie każda znana galaktyka, włączając w to naszą Drogę Mleczną, posiada w swoim centrum supermasywną czarną dziurę. Supermasywna czarna dziura to czarna dziura o masie od milionów do miliardów mas Słońca. W niektórych galaktykach, w centrum znajduje się ogromna ilość materii, która zasila i powiększa supermasywną czarną dziurę, czyniąc ją bardzo energetyczną i „aktywną”.
Najpotężniejszym typem takich aktywnych galaktyk są tzw. kwazary, które należą do najjaśniejszych obiektów we Wszechświecie. Kwazary wydają się bardzo jasne i często mają niebieski kolor, ze względu na jasny dysk materii, który krąży wokół centralnej czarnej dziury i ją zasila. Ten dysk jest szczególnie jasny w zakresie optycznym i ultrafioletowym.
Jednak astronomowie zauważyli, że znaczna część kwazarów wydaje się być bardzo czerwona, co jest interesującym odkryciem, ponieważ nie jest jeszcze w pełni zrozumiane, dlaczego tak się dzieje. Obecnie trwają badania mające na celu lepsze poznanie natury tych obiektów.
Aby zgłębić tajemnice fizyczne tych czerwonych kwazarów, niezbędne są pomiary spektroskopowe, które umożliwiają analizę światła kwazarów na różnych długościach fal. Kształt widma kwazara może dostarczyć informacji na temat ilości pyłu otaczającego obszar centralny. Ponadto, obserwacja emisji radiowej pochodzącej z kwazarów może ujawnić informacje na temat energii emitowanej przez centralną czarną dziurę, czy też czy wypuszcza ona potężne strumienie, które mogą kształtować otaczającą galaktykę.
Zrozumieć tajemnice czerwonych kwazarów
Nowe badanie, przeprowadzone przez dr Victorię Fawcett z Uniwersytetu w Newcastle, korzysta z obserwatorium spektroskopowego DESI w celu pomiaru ilości pyłu (poczerwienienia) w próbce około 35 000 kwazarów oraz zbadania związku między tym poczerwienieniem a obserwowaną emisją radiową. Badacze odkryli, że DESI jest w stanie zaobserwować znacznie większą liczbę ekstremalnie czerwonych (zapylonych) kwazarów w porównaniu do poprzednich badań spektroskopowych, takich jak Sloan Digital Sky Survey (SDSS). Ponadto, stwierdzono, że bardziej czerwone kwazary częściej wykazują silną emisję radiową w porównaniu do typowych niebieskich kwazarów.
Dr Fawcett powiedziała: To było naprawdę ekscytujące zobaczyć niesamowitą jakość danych DESI i odkryć tysiące tych, wcześniej rzadkich, czerwonych kwazarów. Mam wrażenie, że to badanie łączy wiele elementów układanki w naszym rozumieniu czerwonych kwazarów i definitywnie łączy pył w kwazarze z jego emisją radiową. Myślę, że jest to jak dotąd najmocniejszy dowód na to, że czerwone kwazary są kluczowym elementem ewolucji galaktyk.
Ten związek między poczerwienieniem a emisją radiową prawdopodobnie wynika z silnego wypływu gazu z supermasywnej czarnej dziury, który uderza w otaczający pył, powodując wstrząsy i emisję radiową. Te wypływy gazu ostatecznie usuwają cały pył i gaz z centralnego obszaru galaktyki, odsłaniając niebieski kwazar i powodując słabszą emisję radiową. Ta obserwacja jest zgodna z rozwijającym się obrazem, że czerwone kwazary są młodszą, „wybuchową” fazą ewolucji galaktyk. Czerwone kwazary mogą więc odgrywać niezwykle istotną rolę w zrozumieniu ewolucji galaktyk w czasie.
Dr Fawcett kontynuuje: Nadal istnieje wiele niewyjaśnionych pytań dotyczących czerwonych kwazarów, takich jak to, czy wiatry czarnych dziur lub strumienie radiowe są ostatecznie odpowiedzialne za tę zwiększoną emisję radiową. Jednak jestem przekonana, że wraz z rosnącą próbką czerwonych kwazarów, którą DESI będzie badać w ciągu najbliższych kilku lat, jesteśmy na progu pełnego zrozumienia natury tych obiektów. Dzięki temu będziemy w stanie odpowiedzieć na wiele pytań i zgłębić tajemnice związane z czerwonymi kwazarami. Jestem podekscytowana perspektywą przyszłych badań i oczekuję, że odkryjemy jeszcze więcej na temat tych fascynujących obiektów kosmicznych.
