Najjaśniejsze blazary

Kosmiczny teleskop Fermiego (NASA’s Fermi Gamma-ray Space Telescope) zidentyfikował najdalsze blazary emitujące promienie gamma, które pochodzi z supermasywnych czarnych dziur. Światło z najdalszego z tych obiektów rozpoczęło podróż w naszym kierunku gdy wszechświat miał 1,4 miliarda lat, czyli zaledwie dziesiątą część swojego obecnego wieku,

„Pomimo młodego wieku te odległe blazary są domem dla większości znanych nam masywnych czarnych dziur”, powiedział Roopesh Ojha, astronom z Goddard Space Flight Center w Greenbelt w stanie Maryland. „Fakt, że powstały tak wcześnie w historii kosmosu kwestionuje obecne spojrzenie na to, jak tworzą się i rozwijają supermasywne czarne dziury. Chcielibyśmy znaleźć więcej takich obiektów, aby lepiej zrozumieć ten proces.”

Blazary stanowią mniej więcej połowę źródeł promieniowania gamma wykrywanych przez instrument LAT (Fermi’s Large Area Telescope). Astronomowie uważają, że wysokoenergetyczne emisje zasilane są przez ogrzewaną i rozrywaną materię, która opada z dysku akrecyjnego na czarną dziurę o milionie lub więcej mas Słońca. Niewielka porcja tej opadającej materii zostaje przekierowana w parę dżetów, które wyrzucane są w dwóch przeciwnych kierunkach z prędkością zbliżoną do prędkości światła. Blazary świecą w każdym zakresie, również najbardziej energetycznego promieniowania gamma, co możemy stwierdzić, gdy jeden z dżetów jest skierowany niemal bezpośrednio w naszym kierunku.

Najdalsze dotychczasowe blazary wykryte przez Fermiego wyemitowały światło gdy wszechświat miał 2,1 miliarda lat. Obserwacje wykazały, że najodleglejsze obiekty tego typu emitują promieniowanie o częstotliwości niższej od tej wykrywanej przez instrument LAT, ale wyższej od promieniowania rentgenowskiego wykrywanego przez inne satelity, więc obserwacje blazarów okazały się niezwykle trudne.

Jednak w roku 2015 naukowcy pracujący z teleskopem Fermiego zaktualizowali LAT w ramach projektu Pass 8, co doprowadziło do takiego udoskonalenia przyrządu, że uznano go za zupełnie nowy instrument. Jego wzmocniona czułość na promieniowanie mniej energetyczne zwiększyła szanse odkrycia kolejnych dalekich blazarów.

Kosmiczny teleskop Fermiego odkrył pięć ze znanych dotychczas najdalszych blazarów emitujących promienie gamma. Światło wykryte przez Fermiego opuściło je w czasie, gdy wszechświat miał dwa miliardy lat. Dwie z tych galaktyk zawierają w sobie czarne dziury o masie miliardów słońc, co kwestionuje obecne spojrzenie na to, w jakim tempie rosnąć mogą te monstra. Źródło: NASA’s Goddard Space Flight Center/Scott Wiessinger, producer

Grupa badaczy zaczęła działalność pod kierownictwem Vaidehi Paliya oraz Marco Ajello z Clemson University w Południowej Karolinie, a w jej skład weszli Dario Gasparrini z Włoskiej Agencji Kosmicznej oraz Ojha. Rozpoczęli od odszukania najdalszych źródeł z katalogu 1,4 miliona kwazarów – galaktyk blisko spokrewnionych z blazarami. Tylko najjaśniejsze źródła promieniowania mogą zostać wykryte z tak ogromnej odległości, więc wybrano jedynie te obiekty, które świeciły w najwyższym zakresie radiowym. Naukowcy otrzymali w ten sposób próbkę 1100 obiektów i przeanalizowali dane o nich dostarczone przez LAT, co doprowadziło do odkrycia pięciu nowych blazarów emitujących promieniowanie gamma.

Dane te, wyrażone w języku preferowanym przez astronomów, prezentują się następująco: przesunięcie ku czerwieni (redshift) nowo odkrytych blazarów wynosi od 3,3 do 4,31 co oznacza, że odbierane przez nas światło zostało wyemitowane, gdy wszechświat miał od 1,9 do 1,4 miliarda lat.

„Gdy odnaleźliśmy te źródła, zebraliśmy na ich temat wszelkie dane związane z dostępnym zakresem promieniowania oraz z właściwościami takimi jak masa czarnej dziury, jasność dysku akrecyjnego i siła dżetów”, powiedział Paliya.

Dwa z blazarów posiadają czarne dziury o masie miliardów słońc bądź większej. Każdy z nich posiada niezwykle jasny dysk akrecyjny emitujący ponad dwa biliony więcej energii niż nasza gwiazda. Oznacza to, że materia nieprzerwanie opada, osiada w dysku i jest nagrzewana, aby w końcu wpaść do czarnej dziury.

„Najważniejsze pytanie brzmi, jak te ogromne czarne dziury mogły powstać w tak młodym wszechświecie”, powiedział Gasparrini. „Nie wiemy jakie mechanizmy spowodowały ich szybki rozwój.”

Naukowcy planują poszukiwania kolejnych blazarów.

„Przypuszczamy, że Fermi dostrzegł jedynie wierzchołek góry lodowej, czyli pierwsze przykłady populacji galaktyk, która wcześniej nie została wykryta w zakresie promieniowania gamma”, powiedział Ajello.

Źródło: NASA

Komentarze

comments