Najvzdialenejší kvazar

  • Valentín Korinek | 6 Február 2021
    Galaxie a hlboký vesmír
Umelecké znázornenie ULAS J1120+0641, veľmi vzdialeného kvazaru. (ESO/M. Kornmesser)
Medzinárodný tím astronómov objavil najvzdialenejší, doteraz nájdený kvazar*. Kozmické monštrum je vzdialené viac ako 13 miliárd svetelných rokov od Zeme a poháňa ho supermasívna čierna diera, ktorá je viac ako 1,6 miliárdkrát hmotnejšia ako Slnko a viac ako 1000-krát jasnejšia ako celá naša Mliečna dráha.

Kvazar nazvaný J0313-1806 je pozorovateľný zo vzdialenosti, keď bol náš vesmír starý iba 670 miliónov rokov a poskytuje astronómom cenný pohľad na to, ako sa hmotné galaxie a supermasívne čierne diery v ich jadrách formovali v ranom vesmíre.

Nový objav prekonáva doterajší rekord vzdialenosti kvazaru objaveného pred tromi rokmi. Pozorovania s ďalekohľadom (ALMA) v Atacame, Čile, potvrdili meranie vzdialenosti s vysokou presnosťou.

Kvazary vznikajú, keď silná gravitácia supermasívnej čiernej diery v jadre galaxie vťahuje okolitý materiál, ktorý okolo čiernej diery vytvára akréčny disk prehriateho materiálu. Tento proces uvoľňuje obrovské množstvo energie, vďaka čomu je kvazar mimoriadne jasný a často presvetľuje zvyšok galaxie.

Čierna diera v jadre J0313-1806 je dvakrát tak hmotná ako u predchádzajúceho držiteľa rekordu a táto skutočnosť poskytuje astronómom cennú stopu o týchto čiernych dierach a o vplyve, ktorý majú na ich hostiteľské galaxie.

Obrovská hmotnosť čiernej diery J0313-1806 v tak ranom čase histórie vesmíru vylučuje dva teoretické modely, ako sa kvazary formovali. V prvom z týchto modelov jednotlivé hmotné hviezdy explodovali ako supernovy a zrútili sa do čiernych dier, ktoré sa potom zlúčili do väčších čiernych dier. V druhej sa husté zhluky hviezd zrútili do jednej supermasívnej čiernej diery. V obidvoch prípadoch však proces trvá príliš dlho, kým sa do veku, v ktorom ju vidíme, dostane taká masívna čierna diera, ako je práve tá v J0313-1806.

Zárodok tejto čiernej diery tak musel vzniknúť pomocou iného mechanizmu, ktorý zahŕňa veľké množstvo prvotného studeného vodíkového plynu, ktorý sa priamo zrútil do čiernej diery.

Pozorovania ALMA z J0313-1806 poskytli zaujímavé podrobnosti o hostiteľskej galaxii popisovaného kvazaru, ktorá formuje nové hviezdy rýchlosťou 200-krát väčšou ako naša Mliečna dráha. Ide o relatívne vysokú mieru tvorby hviezd v galaxiách podobného veku a naznačuje to, že táto hostiteľská galaxia rastie veľmi rýchlo.

Jasnosť kvazaru naznačuje, že čierna diera každý rok pohltí množstvo hmoty ekvivalentnej hmote 25 Sĺnk. Uvoľnená energia tak pravdepodobne poháňa silný prúd ionizovaného plynu, pohybujúceho sa rýchlosťou zhruba 20% rýchlosti svetla, čo je asi 60 000km/s. No a predpoklad hovorí že práve takéto rýchle prúdy ionizovaného plynu nakoniec zastavujú tvorbu hviezd v galaxii.

 A tak sa dostávame k zisteniu, že tieto supermasívne čierne diery boli dôvodom, prečo väčšina z veľkých galaxií v určitom okamihu prestala vytvárať hviezdy. Štúdiom dát z novoobjaveného kvazaru sa predpoklad viac menej potvrdzuje. Samozrejme že pri tomto procese sa nezastavuje len vznik nových hviezd, ale taktiež sa zastavuje rast samotnej čiernej diery, keďže v jej okolí je príliš málo hmoty.

Okrem ALMA použili astronómovia na pozorovanie J0313-1806 aj 6,5-metrový ďalekohľad Magellan Baade, ďalekohľad Gemini North a observatórium WM Keck na Havaji a ďalekohľad Gemini South v Čile. Astronómovia plánujú pokračovať v štúdiu J0313-1806 a ďalších kvazarov pomocou pozemných a vesmírnych ďalekohľadov.

------------------------------------------------------------------------

*Kvazar (kvázihviezdny rádiový zdroj) je vzdialené vysokoenergetické aktívne galaktické jadro. Kvazary sú extrémne jasné objekty. Prvé z nich identifikovali ako zdroje elektromagnetickej energie, vrátane rádiového a viditeľného spektra s vysokým červeným posunom, ktoré sa javili ako body, podobne ako hviezdy, a vôbec nie ako zdroje podobné galaxiám. Súčasné štúdie popisujú kvazar ako kompaktnú oblasť v strede masívnej galaxie, ktorá obklopuje supermasívnu čiernu dieru v jej jadre. Jej veľkosť je 10 – 10 000-krát Schwarzschildov polomer čiernej diery. Kvazar je poháňaný akrečným diskom okolo čiernej diery.