Rekordowo odległy kwazar z wyraźną emisją radiową

Kwazary są bardzo jasnymi obiektami znajdującymi się w centrach niektórych (najczęściej bardzo dawnych) galaktyk, zasilanymi przez supermasywne czarne dziury. Gdy czarna dziura konsumuje otaczający gaz, uwalniana jest olbrzymia energia, co pozwala astronomom na dostrzeżenie takich obiektów nawet, gdy znajdują się bardzo daleko. Wyrzucone wówczas wysoko energetyczne strugi materii i promieniowania - z uwagi na przebyty dystans - dają się wychwycić na znacznie większych długościach fali niż pierwotnie wyemitowane - mieszcząc się ostatecznie w pasmie radiowym (za fale używane w radioastronomii uznaje się takie o częstotliwościach pomiędzy ok. 300 MHz a 300 GHz.)

Nowo odkryty kwazar, nazwany P172+18, jest tak odległy, że światło od niego musi podróżować przez około 13 miliardów lat, aby dotrzeć do Ziemi: widzimy go takim, jaki był, gdy Wszechświat miał zaledwie około 780 milionów lat. O ile w przeszłości odkrywano już odleglejsze kwazary, to w tym przypadku jest to największy dystans, na jakim astronomowie byli w stanie zidentyfikować sygnał wyrzutu wysoko energetycznego strumienia, na Ziemi odbieranego w postaci fal radiowych. Zaledwie około 10% kwazarów – które astronomowie klasyfikują jako „radiowo głośne” – posiada takie "dżety" (które świecą jasno na częstotliwościach radiowych).

P172+18 jest zasilany przez czarną dziurę 300 milionów razy bardziej masywną niż nasze Słońce, konsumującą gaz w oszałamiającym tempie. „Czarna dziura zjada materię bardzo gwałtownie, rosnąc w masie w tempie jednym z najszybszych kiedykolwiek zaobserwowanych” - wyjaśnia astronom Chiara Mazzucchelli, pracująca jako stażystka w ośrodku ESO w Chile. Mazzucchelli dokonała odkrycia razem z Eduardo Bañadosem z Max Planck Institute for Astronomy w Niemczech.

Astronomowie sądzą, że istnieje związek pomiędzy gwałtownym wzrostem supermasywnych czarnych dziur, a potężnymi dżetami radiowymi wyrzucanymi z kwazarów takich jak P172+18. Uważa się, że strugi są zdolne do zaburzania gazu wokół czarnej dziury, zwiększając tempo, w którym opada na nią. Zatem badanie "radiowo głośnych" kwazarów może dostarczyć ważnych informacji na temat tego, w jaki sposób czarne dziury we wczesnym Wszechświecie rozrosły się do swoich supermasywnych rozmiarów tak szybko po Wielkim Wybuchu.

„To bardzo ekscytujące dla mnie po raz pierwszy odkryć ‘nową’ czarną dziurę i dostarczyć kolejną cegiełkę do zrozumienia pierwotnego Wszechświata, z którego pochodzimy, a ostatecznie również samych siebie” - skomentowała swoje odkrycie Mazzucchelli.

P172+18 został po raz pierwszy rozpoznany jako odległy kwazar, po wcześniej identyfikacji jako źródło radiowe, w wyniku obserwacji Teleskopem Magellana w Obserwatorium Las Campanas w Chile, które przeprowadzili Bañados i Mazzucchelli. „Gdy tylko otrzymaliśmy dane i sprawdziliśmy je pobieżnie, od razu wiedzieliśmy, że odkryliśmy najdalszy radiowo głośny kwazar” - deklaruje Bañados.

Niemniej jednak ze względu na krótki czas obserwacji zespół nie miał wystarczająco dużo danych, aby zbadać obiekt w detalach. Następne obserwacje z innych teleskopów, w tym z instrumentu X-shooter na należącym do ESO teleskopie VLT, pozwoliły naukowcom zgłębić własności tego kwazara, w tym ustalić kluczowe parametry, takie jak masa czarnej dziury i tempo pożerania przez nią materii z otoczenia. Inne teleskopy, które wniosły wkład w badania to m.in. zespół radioteleskopowy Very Large Array (VLA) z Nowego Meksyku, należący do National Radio Astronomy Observatory oraz Teleskop Kecka w USA. 

Chociaż zespół jest podekscytowany swoim odkryciem, które ukaże się w The Astrophysical Journal, to sądzi, że odkryty kwazar może być jednym z wielu, jakie jeszcze uda się znaleźć, być może nawet na jeszcze większych kosmologicznych odległościach. „To odkrycie napawa mnie optymizmem i wierzę, mam nadzieję że rekord odległości zostanie wkrótce pobity” - wskazał Bañados.

Obserwacje instrumentami takimi, jak ALMA, gdzie ESO jest partnerem, oraz przy pomocy budowanego także przez ESO przyszłego Ekstremalnie Wielkiego Teleskopu (ELT) mogą bardzo pomóc w odkryciu i dokładnym zbadaniu kolejnych tego typu obiektów z wczesnego Wszechświata.

Źródło: ESO