Wskazówki pochodzące od kwazarów we wczesnym Wszechświecie

Supermasywne czarne dziury zasilają jasne jądra młodych galaktyk we wczesnym Wszechświecie – kwazary. Ale w jaki sposób te czarne dziury zyskują status supermasywnych w czasie krótszym niż miliard lat?

Supermasywne centra
Kwazary to wyjątkowe obiekty – są najjaśniejszymi obiektami, jakie znamy, a niektórzy twierdzą, że są one również najbardziej interesujące. Są tak jasne, że możemy je obserwować z niewiarygodnie dużych odległości – najodleglejszy odkryty kwazar świeci około 13 miliardów lat świetlnych stąd. Tak ogromna odległość oznacza, że widzimy kwazary takimi, jakimi były, gdy Wszechświat miał mniej niż miliard lat, na skraju ery rejonizacji, gdy pierwsze gwiazdy i galaktyki wypełniały Wszechświat fotonami i położyły kres wiekom ciemnym.

Uważa się, że te bardzo jasne obiekty są jądrami młodych galaktyk, napędzanymi przez akrecję materii na centralną supermasywną czarną dziurę. Obecność supermasywnych czarnych dziur tak wcześnie w historii Wszechświata stanowi wyzwanie dla teoretyków. Jak dokładnie czarna dziura gromadzi tak wiele materii w ciągu zaledwie kilkuset milionów lat?

Czuła spektroskopia
Rozmiar supermasywnej czarnej dziury zależy od masy najmniejszych „nasion” czarnych dziur, z których się uformowały, a także od tempa akrecji gazu z otoczenia. W celu określenia masy i tempa akrecji młodych supermasywnych czarnych dziur, zespół kierowany przez Jinyi Yang (Obserwatorium Stewarda, Uniwersytet Arizony) przeanalizował widma w podczerwieni 37 kwazarów o przesunięciu ku czerwieni pomiędzy 6,3 a 7,64 – około 700 do 900 milionów lat po Wielkim Wybuchu.

Yang i jej współpracownicy obliczyli masy czarnych dziur w swojej próbce na zakres od 300 milionów do 3,6 miliarda mas Słońca i odkryli, że akreują one z prędkością od 0,26 do 2,3 razy większą od granicy Eddingtona – teoretyczny punkt, w którym wypychanie promieniowania generowanego przez akrecję na zewnątrz jest tak silne, że równoważy przyciąganie grawitacyjne do wewnątrz.

Pomiar wzrostu
Autorzy pracy szacują, że czarne dziury w ich próbce musiały powstać z nasion czarnych dziur o masie mniejszej niż 1000 do 10 000 mas Słońca – ale nie jest jasne, jaki proces mógł wygenerować te nasiona. Zapadanie się gwiazd pierwszej generacji jest jedną z możliwości, ale te masywne gwiazdy prawdopodobnie utworzyły tylko czarne dziury o masie kilkuset mas Słońca. Inną opcją jest zapadanie się obłoków gazu bezpośrednio w czarne dziury bez wcześniejszego formowania gwiazd, ale ten proces jest uważany za niezwykle rzadki.

Nawet jeżeli nasiona są małe, szybka akrecja może sprawić, że czarne dziury z wczesnego Wszechświata osiągną masy, które obserwujemy. Jednakże, aby osiągnąć miliardy mas Słońca, czarne dziury we wczesnym Wszechświecie potrzebowały by prawie miliarda lat ciągłej akrecji w tempie znacznie przekraczającym granicę Eddingtona – od kilku do kilku tysięcy razy przekraczającym tę granicę, w zależności od masy nasiona – a większość kwazarów w tym badaniu akreuje zbyt wolno. Nadal nie wiadomo, w jaki sposób supermasywne czarne dziury we wczesnym Wszechświecie osiągają swoje imponujące rozmiary – być może kwazary są nie tylko najjaśniejszymi i najbardziej interesującymi obiektami we Wszechświecie, ale również najbardziej tajemniczymi.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:
AAS

Vega

Na ilustracji: Wizja artystyczna młodej galaktyki goszczącej kwazar: niezwykle jasne jądro galaktyki zasilane przez supermasywną czarną dziurę. Źródło: S. Munro.

6 comments on “Wskazówki pochodzące od kwazarów we wczesnym Wszechświecie

  1. Trzeba mieć wytrwałość i wiarę we własne siły Twój portal jest tego przykładem. Trzeba wierzyć, że człowiek jest do czegos zdolny i osiągnać to za wszelka cenę!.

  2. Słowa mają ogromną moc bardzo w to wierzę. Mogą inspirować, dawać motywację lub pocieszenie, a gdy go potrzeba. Czasem w jednym zdaniu zaklęta jest mądrość, której szukamy w naszym życiu przez długi czas. Zapraszam do siebie http://www.xmc.pl 🙂

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.