Astronomowie opublikowali trójwymiarową mapę supermasywnych czarnych dziur znajdujących się w centrach galaktyk, określanych kwazarami. To największy tego typu katalog, jaki kiedykolwiek sporządzono. Zawiera lokalizację około 1,3 miliona kwazarów.
Kwazary należą do najjaśniejszych obiektów we Wszechświecie. To rodzaj galaktycznych jąder, a ich siłą napędową są znajdujące się w centrum supermasywne czarne dziury, otoczone dyskiem akrecyjnym uformowanym przez opadającą na nie materię. Samej czarnej dziury nie da się zaobserwować, ale materię w dysku akrecyjnym już tak. Materia opadająca w czarną dziurę uwalnia gigantyczne ilości energii, które manifestują się w postaci ekstremalnie intensywnego promieniowania elektromagnetycznego, obejmującego niemal całe spektrum: od fal radiowych po wysokoenergetyczne promieniowanie gamma. Jasność tej opadającej materii może nawet tysiąckrotnie przekraczać jasność galaktyki macierzystej. Dzięki temu jesteśmy w stanie obserwować kwazary znajdujące się w ogromnej odległości od Ziemi.
Teraz astronomowie opublikowali największy do tej pory katalog kwazarów. Nowa, ogromna, trójwymiarowa mapa kosmosu obejmuje około 1,3 miliona takich obiektów napędzanych przez supermasywne czarne dziury, z których najdalszy świecił jasno, gdy Wszechświat miał zaledwie 1,5 miliarda lat. Dla porównania, wiek Wszechświata wynosi obecnie 13,7 miliardów lat.
Opis oraz rezultaty prac ukazały się na łamach pisma „The Astrophysical Journal” (DOI: 10.3847/1538-4357/ad1328).
- Ten katalog kwazarów różni się od wszystkich poprzednich katalogów tym, że daje nam największą, trójwymiarową mapę Wszechświata – mówi David Hogg z Uniwersytet Nowojorskiego, współtwórca mapy. - Nie jest to katalog zawierający największą liczbę kwazarów czy najwyższej jakości pomiary kwazarów, ale jest to katalog, w którym zmapowano największą całkowitą objętość Wszechświata – dodaje.
Mapa, określana jako Quaia, powstała na podstawie danych zebranych przez kosmiczne obserwatorium Gaia należące do Europejskiej Agencji Kosmicznej. Chociaż głównym celem obserwatorium jest mapowanie gwiazd w naszej galaktyce, to wykrywa także obiekty poza Drogą Mleczną, takie jak kwazary.
- Byliśmy w stanie dokonać pomiarów skupisk materii we wczesnym Wszechświecie, które są tak dokładne, jak niektóre pomiary z dużych międzynarodowych projektów badawczych – co jest dość niezwykłe, biorąc pod uwagę, że dane otrzymaliśmy jako „bonus” z obserwatorium skupionym na Drodze Mlecznej –mówi Kate Storey-Fisher z Donostia International Physics Center w Hiszpanii, główna autorka publikacji.
Zespół wykorzystał dane z trzeciej publikacji danych z sondy Gaia, która zawierała 6,6 miliona kandydatów na kwazary. Astronomowie wzięli też pod uwagę dane z Wide-Field Infrared Survey Explorer i Sloan Digital Sky Survey. Łącząc zbiory danych, zespół usunął zanieczyszczenia, takie jak gwiazdy i galaktyki z oryginalnego zbioru danych Gai i dokładniej określił odległości do kwazarów.
Zespół stworzył także mapę pokazującą, gdzie według przewidywań pył, gwiazdy i inny „szum” będzie blokować widok niektórych kwazarów, co ma kluczowe znaczenie dla interpretacji całej mapy.
Naukowcy mogą się wiele nauczyć od kwazarów. Ich ewolucja jest powiązana z ewolucją galaktyk macierzystych, więc badanie tych obiektów daje naukowcom wgląd w tajemnice wzrostu supermasywnych czarnych dziur i powstawania masywnych galaktyk.
Kwazary zasilane są przez supermasywne czarne dziury w centrach galaktyk i mogą być setki razy jaśniejsze niż cała galaktyka. Gdy przyciąganie grawitacyjne czarnej dziury powoduje wirowanie pobliskiego gazu i pyłu, powstaje niezwykle jasny dysk akrecyjny, który przy odpowiednich warunkach mogą obserwować nasze teleskopy.
Galaktyki, gdzie znajdują się kwazary, otoczone są masywnymi halo niewidzialnej materii zwanej ciemną materią. Badając kwazary, astronomowie mogą dowiedzieć się więcej o tej tajemniczej substancji, na przykład to, gdzie się gromadzi.
Astronomowie mogą również wykorzystywać lokalizacje odległych kwazarów i ich galaktyk macierzystych do badań nad rozszerzaniem się Wszechświata, na przykład porównując nową mapę z najstarszym światłem w naszym kosmosie, mikrofalowym promieniowaniem tła. Wszystko po to, by lepiej zrozumieć, w jaki sposób kosmos rozszerzał się na przestrzeni czasu.
- Naukowcy na całym świecie używają mapy kwazarów do pomiaru wszystkiego, od początkowych fluktuacji gęstości materii, które utworzył sieć kosmicznych włókien, przez rozkład kosmicznych pustek, po ruch naszego Układu Słonecznego we Wszechświecie - mówi Storey-Fisher.
- Ten katalog kwazarów jest doskonałym przykładem produktywności projektów astronomicznych. Gaia została zaprojektowana do pomiaru gwiazd w naszej własnej galaktyce, ale jednocześnie znalazła także miliony kwazarów, co dało nam mapę całego Wszechświata – zaznacza Hogg.
Źródło: Simons Foundation, fot. ESO/M. Kornmesser, CC BY 4.0, via Wikimedia Commons
