Kvazary: Nejjasnější objekty ve vesmíru

2023 Autor: Brooke Calhoun | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-05-20 23:53

Kvasary, které září tak jasně, že zatmí starověké galaxie, které je obsahují, jsou vzdálené objekty poháněné černými dírami, které jsou miliardkrát hmotnější než naše Slunce. Tato výkonná dynama fascinují astronomy od jejich objevu před půl stoletím.

Ve 30. letech 20. století Karl Jansky, fyzik z Bell Telephone Laboratories, zjistil, že statické rušení na transatlantických telefonních linkách přichází z Mléčné dráhy. V 50. letech 20. století astronomové používali radioteleskopy k sondování nebes a spárovali své signály s viditelným zkoumáním nebes.

Některé z menších objektů bodového zdroje však neměly shodu. Astronomové je nazývali „kvazi-hvězdné rádiové zdroje“nebo „kvasary“, protože signály přicházely z jednoho místa, jako je hvězda. Jméno je však nesprávné; podle National Astronomical Observatory of Japan pouze asi 10 procent kvasarů vysílá silné rádiové vlny.

Jejich pojmenování nepomohlo určit, o jaké předměty jde. Trvalo roky studia, než jsme si uvědomili, že tyto vzdálené skvrny, které se zdály naznačovat hvězdy, jsou vytvořeny částicemi urychlenými rychlostí blížící se rychlosti světla.

"Kvasary patří mezi nejjasnější a nejvzdálenější známé nebeské objekty a jsou zásadní pro pochopení raného vesmíru," uvedl v prohlášení astronom Bram Venemans z Max Planck Institute for Astronomy v Německu.

Trysky s rychlostí světla

Vědci se nyní domnívají, že drobné bodové záblesky jsou ve skutečnosti signály z galaktických jader, která zastiňují jejich hostitelské galaxie. Kvazary žijí pouze v galaxiích se supermasivními černými dírami – černými dírami, které obsahují miliardkrát hmotnost Slunce. Přestože světlo nemůže uniknout ze samotné černé díry, některé signály se mohou kolem jejích okrajů uvolnit. Zatímco část prachu a plynu dopadá do černé díry, jiné částice jsou z ní urychlovány rychlostí blízkou rychlosti světla. Částice proudí pryč od černé díry v tryskách nad a pod ní, transportovaných jedním z nejvýkonnějších urychlovačů částic ve vesmíru.

"Předpokládá se, že kvazary vznikají v oblastech vesmíru, kde je hustota hmoty ve velkém měřítku mnohem vyšší než průměr," uvedl v prohlášení astronom Fabian Walter z Max Planck Institute for Astronomy.

Většina kvasarů byla nalezena ve vzdálenosti miliard světelných let. Protože cestování vyžaduje světlo, funguje studium objektů ve vesmíru podobně jako stroj času; vidíme objekt takový, jaký byl, když jej světlo opustilo, před miliardami let. Čím dále se tedy vědci dívají, tím dále zpět v čase mohou vidět. Většina z více než 2 000 známých kvasarů existovala v raném životě galaxie. Galaxie jako Mléčná dráha možná kdysi hostily kvasar, který dlouho mlčel.

V prosinci 2017 byl nalezen nejvzdálenější kvasar, který se nachází více než 13 miliard světelných let od Země. Vědci pozorovali kvasar, známý jako J1342+0928, jak se objevil pouhých 690 milionů let po velkém třesku. Toto mladé kvasary mohou odhalit informace o tom, jak se galaxie vyvíjely v průběhu času.

Kvasary vyzařují energie milionů, miliard nebo dokonce bilionů elektronvoltů. Tato energie převyšuje součet světla všech hvězd v galaxii. Nejjasnější objekty ve vesmíru září kdekoli 10 až 100 000krát jasněji než Mléčná dráha.

"Kvasary jsou schopny vyzařovat stovky nebo dokonce tisícinásobek celkového energetického výkonu naší galaxie, což z nich dělá jedny z nejsvítivějších a nejenergetickejších objektů v celém vesmíru," uvádí NASA. Pokud by se například starověký kvasar 3C 273, jeden z nejjasnějších objektů na obloze, nacházel 30 světelných let od Země, zdál by se na obloze jasný jako slunce. (Nicméně, kvasar 3C 273, první identifikovaný kvasar, je podle NASA vzdálen 2,5 miliardy světelných let od Země. Je to jeden z nejbližších kvasarů.)

Studium kvasarů bylo dlouho výzvou kvůli jejich vztahu k těžko měřitelné hmotnosti jejich supermasivních černých děr. Nová metoda začala hromadně vážit největší z černých děr.

"Je to velký krok vpřed pro vědu o kvasaru," řekl Aaron Barth, profesor astronomie na Kalifornské univerzitě, Irvine v prohlášení. "Poprvé ukázali, že tato obtížná měření lze provést v režimu hromadné výroby."

Rodokmen

Kvazary jsou součástí třídy objektů známých jako aktivní galaktická jádra (AGN). Mezi další třídy patří Seyfertovy galaxie a blazary. Všechny tři vyžadují supermasivní černé díry, aby je poháněly.

Seyfertovy galaxie jsou AGN s nejnižší energií, vydávají jen asi 100 kiloelektronvoltů (KeV). Blazarové, stejně jako jejich bratranci kvasarové, vydávají podstatně více energie.

Mnoho vědců si myslí, že tři typy AGN jsou stejné objekty, ale s různými perspektivami. Zatímco se zdá, že výtrysky kvasarů proudí pod úhlem obecně ve směru k Zemi, blazary mohou nasměrovat své výtrysky přímo k planetě. Přestože v Seyfertových galaxiích nejsou vidět žádné výtrysky, vědci se domnívají, že to může být způsobeno tím, že je pozorujeme ze strany, takže veškerá emise je namířena od nás, a proto zůstává nedetekována.