Znajdź zawartość

Teleskop Webba przyłapał masywne galaktyki podczas procesu tworzenia przez nie gromady skupionej wokół ekstremalnie czerwonego kwazara. Zaskakujące odkrycie pozwoli nam lepiej zrozumieć, jak we wczesnym wszechświecie dochodziło do tworzenia gromad galaktyk i powstania wszechświata takiego, jakim znamy go dzisiaj. Kwazary to rodzaj galaktyki aktywnej. Mają one olbrzymią jasność, a w ich centrum znajduje się supermasywna czarna dziura. Wpadający w nią gaz powoduje, że kwazar świeci tak jasno, iż przyćmiewa wszystkie gwiazdy w galaktyce. Teleskop Webba badał kwazar SDSS J165202.64+172852.3 odległy od nas o 11,5 miliarda lat świetlnych. Ze względu na przesunięcie ku czerwieni, zjawisko polegające na tym, iż im bardziej odległe źródło, tym większą długość fali ma docierające z niego światło, kwazar ten jest czerwony. To zaś powoduje, że Webb, wyspecjalizowany w obserwowaniu światła podczerwonego, jest świetnym instrumentem do jego obserwacji. Nasz kwazar to jedna z najpotężniejszych znanych nam aktywnych galaktyk znajdujących się w tak dużej odległości. Astronomowie od dawna spekulowali, że potężna emisja z kwazaru może wywoływać zjawisko zwane „galaktycznym wiatrem”, który wypycha gaz z galaktyki macierzystej i może w znaczącym stopniu wpływać na formowanie się w niej gwiazd. Naukowcy, którzy już wcześniej obserwowali SDSS J165202.64+172852.3 za pomocą Hubble'a i innych teleskopów spekulowali, że potężna emisja może być sygnałem, że galaktyka ta łączy się z inną, której nie można dostrzec. Teraz jednak dysponujemy Teleskopem Webba. Grupa naukowców wykorzystała spektrograf NIRSpec, który jest w stanie zebrać dane z całego pola widzenia teleskopu i obserwowac nie tylko kwazar, ale całą jego galaktykę macierzystą oraz jej otoczenie. Uczeni dostrzegli coś, czego się nie spodziewali. Wokół kwazaru krążą co najmniej 3 inne galaktyki, a dzięki możliwościom Webba udało się zbadać ruch całego otaczającego materiału, co pozwoliło stwierdzić, że kwazar jest centrum formującej się gromady galaktyk. Znamy jedynie kilka protogromad galaktyk z tak wczesnego czasu po powstaniu wszechświata. Bardzo trudno jest je znaleźć, gdyż niewiele  gromad mogło się uformować w tak krótkim czasie po Wielkim Wybuchu, mówi główna autorka badań, doktor Dominika Wylezalek z Uniwersytetu w Heidelbergu. Astronomowie przypuszczają, że jeszcze nie dostrzegli wszystkiego. Archiwalne dane z Hubble'a sugerują, że galaktyk wokół kwazaru może być więcej. Nasze wstępne dane wskazują na silne interakcje pomiędzy sąsiadującymi galaktykami, dodaje Andrey Vayner z Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa. Trzy potwierdzone galaktyki krążą wokół siebie z bardzo dużą prędkością, co wskazuje, że znajduje się tam dużo masy. Biorąc pod uwagę odległości pomiędzy nimi a kwazarem można przypuszczać, że to jeden z najbardziej gęstych obszarów we wczesnym wszechświecie. « powrót do artykułu

W odległości 9 miliardów lat świetlnych od Ziemi dwie supermasywne czarne dziury okrążają się co 2 lata. Masa każdej z nich jest setki milionów razy większa niż masa Słońca, a dzieli je odległość zaledwie 50 razy większa niż dystans pomiędzy Plutonem z Słońcem. Gdy za 10 000 lat obie czarne dziury się połączą, dojdzie do gigantycznej kolizji, która wstrząśnie czasoprzestrzenią i wyśle przez wszechświat fale grawitacyjne. Czarne dziury zostały odkryte przez astronomów z California Institute of Technology (Caltech), którzy obserwowali odległy kwazar. Kwazary to aktywne galaktyki o olbrzymiej mocy promieniowania. Promieniowanie to pochodzi z dysku akrecyjnego masywnej czarnej dziury znajdującej się w centrum galaktyki. Jest ono tak intensywne, że cała galaktyka wygląda jak gwiazda. Uczeni przyglądali się kwazarowi PKS 2131-021. Już wcześniej wiedziano, że kwazary mogą posiadać dwie supermasywne czarne dziury, ale zdobycie dowodu na to było niezwykle trudne. Zespół z Caltechu informuje właśnie na łamach The Astrophysical Journal Letters, że PKS 2131-021 to drugi znany nam obiekt, w którym mogą istnieć dwie supermasywne czarne dziury będące właśnie w trakcie łączenia się. Pierwszym takim obiektem jest kwazar OJ 287, w którym czarne dziury okrążają się w ciągu 9 lat. W przypadku PKS 2131-021 okres ten wynosi zaledwie 2 lata. Dowody na istnienie dwóch czarnych dziur w badanym kwazarze pochodzą z obserwacji radiowych prowadzonych przez 45 lat. Pięć różnych obserwatoriów astronomicznych zarejestrowało zmiany jasności kwazaru w paśmie radiowym. Są one powodowane zmianami pozycji względem ziemi potężnego dżetu wydobywającego się z jednej z czarnych dziur. A do zmian tej pozycji dochodzi, gdyż w kwazarze są dwie czarne dziury krążące wokół siebie. Wykres zmian jasności to niemal idealna sinusoida. Niczego wcześniej nie zaobserwowano w żadnym z kwazarów. Gdy zdaliśmy sobie sprawę, że szczyty i doliny wykresu dla danych z nowych obserwacji są takie, jak szczyty i doliny wykresu danych z lat 1975–1983, wiedzieliśmy, że dzieje się tam coś szczególnego, mówi główna autorka badań, studentka Sandra O'Neill. Zmiany w PKS 2131 nie są po prostu okresowe. To zmiany sinusoidalne. A to oznacza, że występuje tam wzór, który możemy śledzić w czasie, mówi mentor O'Neill profesor Tony Readhead.   « powrót do artykułu

Międzynarodowy zespół astronomów, w skład którego wchodzi profesor Marek Biesiada z Narodowego Centrum Badań Jądrowych, zaproponował zastosowanie kwazarów do pomiarów olbrzymich odległości we wszechświecie. Uczni twierdzą, że ich metoda pozwoli dokonywać pomiarów do obiektów odległych od nas nawet o 13 miliardów lat. Kwazary to aktywne jądra galaktyk, w skład których wchodzi supermasywna czarna dziura i dysk akrecyjny utworzony ze znajdującej się wokół i wciąganej do dziury materii. Wokół dysku znajduje się sferyczna otoczka zwana gorącą koroną, a w dalszej odległości znajdziemy pyłowy torus. Dysk akrecyjny promieniuje w ultrafiolecie. Fotony UV przelatują przez gorącą koronę, w której zderzają się z wysokoenergetycznymi elektronami. Przejmują przy tym ich energię, stając się fotonami X. Zespół Biesiady wykazał na próbce 2421 kwazarów, że korelacja jasności UV-X jest silnie powiązana z odległościami kosmologicznym. Jest tak dlatego, że owa korelacja ustalana jest na jasnościach obserwowanych, a fizycznie odpowiadają za nią moce promieniowania UV oraz X. Obserwowane jasności, z kolei, zależą od mocy i odległości. Ponieważ kwazary obserwowane są też na odległościach stosowalności metody świec standardowych supernowych Ia, możemy zmierzyć odległość do nich dwoma metodami: SN Ia oraz nową. Pozwala to skalibrować metodę wykorzystującą kwazary, mówi profesor Biesiada. Wspomniane przez uczonego świece standardowe to obiekty o znanej absolutnej wielkości gwiazdowej. Znając tę wartość oraz jasność pozorną, czyli wielkość gwiazdową obiektu widzianego z Ziemi, można obliczyć odległość do tego obiektu. Jak się mierzy odległości w kosmosie? Odpowiedź na to pytanie zależy od tego, jak daleko jest obiekt, do którego odległość chcemy zmierzyć. Pomiary odległości do Księżyca mogą zostać wykonane radarem lub laserem, gdyż astronauci pozostawili na jego powierzchni lusterko. Odległości do Słońca i innych obiektów w Układzie Słonecznym i najbliższym otoczeniu mierzymy metodą paralaksy, czyli określania kąta, o jaki na tle odległych gwiazd przesunął się obiekt, gdy obserwator zmienił pozycję. Metoda ta pozwala nawet na mierzenie odległości do najbliższych gwiazd. Jednak im dalej badany obiekt, tym mniejszy kąt o jaki obiekt przesuwa się względem gwiazd w tle. W pewnym momencie kąt ten staje się tak mały, że nie jesteśmy w stanie wykorzystać paralaksy. Do pomiarów na dalsze odległości służą nam tzw. świece standardowe. Jako świece standardowe możemy wykorzystać gwiazdy zmienne typu RR Lyrae, przydające się do pomiarów w ramach Drogi Mlecznej. Popularnymi świecami standardowymi są cefeidy, zmienne gwiazdy-olbrzymy. Natomiast pomiarów na największe odległości możemy dokonać wykorzystując supernowe Ia. Można za ich pomocą mierzyć na odległość przesunięcia ku czerwieni z-2. To około 10 miliardów lat świetlnych. Jednak astronomowie chcą sięgać coraz dalej. Stąd propozycja wykorzystania kwazarów w roli świec standardowych. Naukowcy przeprowadzili też testy swojej metody. Zrekonstruowali na przykład ewolucję wszechświata według modelu ΛCDM. Dane uzyskane przy pomocy ‘metody kwazarów’ wykazały, w granicy niepewności, dużą zgodność z modelem ΛCDM. Do danych dopasowaliśmy model ΛCDM, gdzie wolnymi zmiennymi były parametry tego modelu. Wyznaczona na tej podstawie gęstość materii jest zgodna z wartością uzyskaną z innych obserwacji kosmologicznych. Istotą tej pracy była metoda kalibracji kwazarów nie odwołująca się do modelu kosmologicznego – aby nie wpaść w błędne koło stosując później kwazary do testowania modeli kosmologicznych, wyjaśnia profesor Biesiada. « powrót do artykułu

Dzięki Very Large Telescope astronomom udało się odkryć i zbadać najbardziej odległe źródło emisji radiowej z dżetami. Źródłem tym jest kwazar położony w odległości 13 miliardów lat świetlnych od Ziemi. Odkrycie pozwoli na lepsze zrozumienie wczesnego wszechświata. Kwazary to bardzo jasne obiekty znajdujące się w centrach niektórych galaktyk. Są one zasilane przez supermasywne czarne dziury. Promieniowanie kwazara powstaje w dysku akrecyjnym otaczającą czarną dziurę. Gaz i pył opadające na dysk rozgrzewają się, emitując olbrzymie ilości promieniowania. Nowo odkryli kwazar, P172+18 [PDF], powstał, istniał, gdy wszechświat miał zaledwie 780 milionów lat. Znamy bardziej odległe kwazary, ale przy żadnym z nich nie zauważono dotychczas dżetów. Kwazar zasilany jest przez czarną dziurę o masie około 300 milionów razy większej od masy Słońca. Pochłania ona materię bardzo szybko. To jedna z najszybciej przybierających na masie czarnych dziur, mówi współautorka badań Chiara Mazzucchelli. Specjaliści sądzą, że istnieje związek pomiędzy szybkim pochłanianiem materii przez czarną dziurę, a potężnymi dżetami z kwazarów. Niewykluczone, że dżety zaburzają przepływ gazu w pobliżu czarnej dziury powodując, że szybciej opada on na dysk akrecyjny. Badanie kwazarów z dżetami może więc wiele powiedzieć na temat szybkiego pojawienia się supermasywnych czarnych dziur we wczesnym wszechświecie. Drugi z autorów badań, Eduardo Bañados z Instytutu Astronomii im. Maxa Plancka mówi, że wkrótce uda się znaleźć więcej podobnych kwazarów, niewykluczone, że jeszcze dalej położonych. « powrót do artykułu

Dwie grupy astronomów, obie pracujące pod kierunkiem uczonych z California Institute of Technology (Caltech) zaobserwowały największy znany nam rezerwuar wody we wszechświecie. W okolicach kwazaru, znajdującego się 12 miliardów lat świetlnych od Ziemi, zauważono parę wodną, której jest co najmniej 140 bilionów razy więcej niż wody na Ziemi. Wagę wody ocenia się na 100 000 razy większą od wagi Słońca. Środowisko wokół kwazaru jest wyjątkowe ze względu na olbrzymią masę wody. To kolejny dowód, że woda jest wszędzie i występowała we wczesnych etapach istnienia wszechświata - mówi pracujący obecnie na Caltechu Matt Bradford z NASA, szef jednego ze wspomnianych międzynarodowych zespołów naukowych. Na czele drugiej grupy stał Dariusz Lis, zastępca dyrektora Caltech Submilimeter Observatory. Wspomniany kwazar to obiekt oznaczony jako APM 08279+5255. Kwazarowi towarzyszy gigantyczna czarna dziura o masie przekraczającej 20 miliardów mas Słońca. Bradford mówi, że samo odkrycie wody nie jest zaskoczeniem, jednak niezwykła jest jej ilość. Wspomniana para wodna znajduje się wokół czarnej dziury, tworząc gazową chmurę o średnicy setek lat świetlnych. Chmura jest niezwykle gęsta i gorąca. Oczywiście jak na warunki kosmiczne. Jest ona co prawda 300 bilionów razy rzadsza od atmosfery Ziemi, jednak wciąż jest 10-100 razy bardziej gęsta niż gaz w typowej galaktyce. Jest też 5-krotnie cieplejsza. Szczegółowa analiza pary ujawniła, że znajduje się w niej np. węgiel. Specjaliści szacują, że materiału w okolicach czarnej dziury jest tak dużo, że może ona powiększyć się nawet sześciokrotnie.

Pytanie, co było pierwsze, jajko czy kura, dręczy wiele osób, w tym astrofizyków. Dla nich jajkiem i kurą są galaktyki i czarne dziury. Najnowsze obserwacje wskazują, że pierwsza mogła być czarna dziura, która "wybudowała" sobie galaktykę. Jeśli tak jest w rzeczywistości to zyskujemy również odpowiedź na pytanie, dlaczego czarne dziury są bardziej masywne gdy znajdują się wewnątrz bardziej masywnych galaktyk. Naukowcy z European Southern Observatory wysunęli teorię o pierwszeństwie czarnych dziur budujących swoje galaktyki na podstawie obserwacji kwazaru HE0450-2958. Jest on położony w odległości 5 miliardów lat od Ziemi. To jedyny kwazar, którego galaktyka nie została odnaleziona. Dotychczas uważano, że nie widzimy jej, gdyż jest ukryta za olbrzymimi chmurami pyłu. Uczeni z ESO, przychylając się do takiej opinii, użyli teleskopu pracującego w średnich zakresach podczerwieni. Przy tej długości fali pył powinien być natychmiast widoczny w postaci jasno świecących chmur. Okazało się jednak, że żadnego pyłu nie ma, a w pobliżu kwazaru znajduje się, prawdopodobnie niezwiązana z nim, galaktyka, w której tempo powstawania gwiazd jest niezwykle szybkie. Odpowiada ono tworzeniu w ciągu roku 350 gwiazd wielkości Słońca, czyli 100-krotnie więcej niż w okolicznych galaktykach. Szczegółowe obserwacje wykazały, że z kwazaru w stronę galaktyki przemieszcza się strumień wysoko energetycznych cząsteczek i gazu. Takie "wstrzykiwanie" materii może wskazywać, że kwazar zasila powstawanie gwiazd, a więc tworzy własną galaktykę. Oba obiekty połączą się w przyszłości. Kwazar porusza się względem galaktyki z prędkością kilkudziesięciu tysięcy kilometrów na godzinę. Dzielą je od siebie zaledwie 22 000 lat świetlnych. Chociaż teraz kwazar jest 'nagi', w przyszłości zyska 'ubranie', gdy połączy się ze swym bogatym w gwiazdy towarzyszem. Wówczas, podobnie do innych kwazarów, znajdzie się wewnątrz gorącej galaktyki - mówi David Elbaz, główny autor studium. Innymi słowy czarna dziura, która "napędza" kwazar może być przyczyną formowania się galaktyk. To z kolei pozwala zrozumieć, dlaczego masywnym galaktykom towarzyszą masywne czarne dziury.

Astronomowie z fińskiego Tuorla Observatory odkryli najcięższą czarną dziurę znanego nam Wszechświata. Potwór ma masę osiemnastu miliardów Słońc, czyli małej galaktyki. To jeszcze nie koniec niezwykłych cech obiektu. Wokół nowego rekordzisty (poprzedni był aż sześciokrotnie lżejszy) krąży bowiem kolejna czarna dziura "zaledwie" 100 milionów razy cięższa od naszej gwiazdy dziennej. Czas obiegu satelity po orbicie wynosi 12 lat. W czasie swej wędrówki dwukrotnie przecina on dysk akrecyjny większej dziury, wywołując nagłe rozbłyski promieniowania. Opisywany gigant znajduje się w odległości 3,5 miliarda lat świetlnych od nas i stanowi centralny element kwazara noszącego oznaczenie OJ287. Zbadanie jego masy było możliwe właśnie dzięki odkryciu wspomnianego satelity. Ponadto układ pozwolił na sprawdzenie poprawności ogólnej teorii względności Einsteina. Jednym z jej przewidywań jest precesja peryhelium mniejszego obiektu. Okazało się, że w wypadku kwazara potężne pole grawitacyjne oraz kolizje z dyskiem akrecyjnym przesuwają punkt największego zbliżenia między osobliwościami aż o 39 stopni na każde okrążenie orbity. Innym zmierzonym efektem jest zacieśnianie orbity mniejszego obiektu, będące wynikiem wypromieniowania energii w postaci fal grawitacyjnych. Gdyby nie owo promieniowanie, ostatni zarejestrowany rozbłysk wydarzyłby się o 20 dni później, niż go zaobserwowano w rzeczywistości. Oczywiście, zjawisko to doprowadzi w końcu do "połknięcia" mniejszej dziury przez większą. Nastąpi to za około 10 tysięcy lat. W obecnej chwili rekordowa masa czarnej dziury jest jedynie hipotezą wysnutą na podstawie stosunkowo mało precyzyjnych pomiarów. Jednak jeśli kolejne rozbłyski OJ287 będą następowały w czasie przewidzianym przez model matematyczny, otrzymamy coraz mocniejsze dowody potwierdzające niezwykłość tego kwazara.