Astronom zdezorientowany odkryciem potężnego kwazara z wczesnego wszechświata

Nowo odkryta supermasywna czarna dziura, oddalona od Ziemi o 13 miliardów lat świetlnych, może w końcu dostarczyć nam cennych informacji o formowaniu się wszechświata. W międzyczasie Eduardo Bañados - astronom z Obserwatoriów w Instytucie Carnegie, który go znalazł, po prostu myli. Opisuje swoją kłopotliwą pracę w tym tygodniu w dwóch gazetach Astrophysical Journal i Listy czasopism astrofizycznych.

„Istnieje może 200 kwazarów, które znajdują się w podobnych odległościach, ale cechą charakterystyczną tego obiektu jest to, że jest bardzo jasny w falach radiowych”, powiedział Bañados Odwrotność. Kwazar jest galaktyką z supermasywną czarną dziurą w swoim centrum, która stale zasysa i wypluwa gwiezdne szczątki w postaci wysokoenergetycznych cząstek. Te cząstki, poruszając się z prędkością bliską prędkości światła, są tak gorące, że zwykle emitują dużo światła i fal radiowych, które wydają się bardzo jasne z Ziemi. Ale ten był nienormalnie taki.

„Szczerze mówiąc, na początku nie wierzyłem, że to pochodzi od kwazara” - mówi Bañados. „To było zbyt silne. Nigdy nie widziałem tak silnego emitera radiowego, kiedy wszechświat był tak młody. ”Według niego, jest to najjaśniejszy kwazar z wczesnego wszechświata o współczynnik dziesięć.

Fakt, że fale radiowe emanujące z tej supermasywnej czarnej dziury - która tworzy kwazar oznaczony PSO J352.4034-15.3373 (P352-15) razem z galaktyką wciągniętą na jej orbitę - są niezwykle „głośne” lub „jasne”, co oznacza, że sam kwazar był nietypowo gęsty i aktywny dla czegoś, co istniało we wczesnym stadium powstawania wszechświata.W ciągu pierwszego miliarda lat - epoki reionizacji - olbrzymie gwiazdy od 30 do 300 razy większe od naszego Słońca zaczęły rozświetlać rozległą ciemność i w ten sposób ponownie zasilały większość obojętnego gazu wodorowego, który unosił się z Wielki Wybuch. P352-15 może mieć porównywalny poziom jasności do tych gwiazd, ale jest dużo większy niż 300 razy nasze słońce.

„W jaki sposób można utworzyć supermasywną czarną dziurę, która jest miliardową masą Słońca w mniej niż miliard lat?” Bañados wciąż zadaje sobie pytanie. „To naprawdę trudne”.

Po znalezieniu kwazara Bañados współpracował z Emmanuelem Momjianem z National Radio Astronomy Observatory (NRAO) w Socorro w Nowym Meksyku, aby wykorzystać Bardzo Długą Bazową Tablicę Narodowej Fundacji Nauki (VLBA), aby uzyskać lepszy obraz tego, co piekło P352- 15 faktycznie jest (lub było). Wyniki tej pracy zostały opublikowane w tym tygodniu w Astrophysical Journal i Listy czasopism astrofizycznych.

Przy odrobinie pracy VLBA stworzyła wyraźną radiową wizualizację kwazara, który ma trzy główne komponenty z własnymi odrębnymi cechami. Całkowita odległość między tymi trzema składnikami wynosi około 5000 lat świetlnych. „Ostry”, tutaj, jest względny; Twój przebieg może się różnić.

On i jego koledzy mają dwa pomysły na temat tego, co może się stać z P352-15. W jednej interpretacji widzą jasny rdzeń do supermasywnej czarnej dziury w centrum, z dwiema innymi widocznymi częściami będącymi dżetami cząstek, które wytwarzają kurs w przeciwnych kierunkach względem siebie. W innym widoku rdzeń czarnej dziury znajduje się po jednej stronie, a dwa strumienie cząstek poruszają się koncentrycznie w tym samym kierunku.

Zespół ma nadzieję, że to ten drugi przypadek, ponieważ oznacza to, że mogą potencjalnie obserwować ten jednostronny odrzutowiec, ponieważ rozszerza się on na kilka lat. „Ten kwazar może być najdalszym obiektem, w którym moglibyśmy zmierzyć prędkość takiego odrzutowca”, powiedział Momjian w przygotowanym oświadczeniu.

Pomimo faktu, że kwazary są z definicji kombinacją supermasywnej czarnej dziury i galaktyki, która ją pochłania - i że czarne dziury wyrzucają duże, jasne, emitujące radio dżety cząstek z prędkością światła - tylko około 10 procent kwazarów, to jednym z nich są silne emitery radiowe. Przynajmniej w tej chwili nikt na polu nie wie dlaczego.

„To bardzo aktywna dziedzina badań i wciąż nie mamy jednoznacznej odpowiedzi” - mówi Bañados. „Za każdym razem, gdy znajdziemy system z kwazarami, to układanka. Nie wiemy, jak je tworzyć. ”

Idąc dalej, grupa ma nadzieję wykorzystać ten nowy kwazar do zbadania „roli dżetów radiowych w tworzeniu i rozwoju supermasywnych czarnych dziur” - tak można by określić instytucję piszącą dotacje jako niepokojący fakt, że P352-15 całkowicie pieprzy się z tym, jak astrofizycy sądzili, że te ciała niebieskie zostały uformowane.

„Ten odrzutowiec musi mieć około 10 000 lat starych”, mówi Bañados, „co brzmi dla nas bardzo dużo, ale utworzenie supermasywnej czarnej dziury w czasie krótszym niż 10 000 lat jest dużym wyzwaniem dla teorii supermasywnych czarnych dziur. ”

Zatem ten nowy kwazar może nam wiele powiedzieć o tym, jak ukształtował się młody wszechświat lub co działo się w ciągu pierwszego miliarda lat po Wielkim Wybuchu, ale może też po prostu zdenerwować to, o czym myśleliśmy, że wiemy.

„Jest wiele rzeczy, których nie wiemy, a czasami ludzie patrzą na naukowców i są jak„ Och, powinni znać wszystkie odpowiedzi ”, mówi Bañados,„ ale dlatego prowadzimy badania ”.

„Kiedy to robimy, przez większość czasu zamiast znajdować odpowiedzi, znajdujemy więcej pytań”.