Kvazary jsou jedny z nejjasnějších objektů ve vesmíru a astronomové věří, že jsou způsobeny výtokem záření z okolí kolem aktivní potravy supermasivní černé díry. Astronomové použili gravitaci z relativně blízké galaxie jako gravitační čočku, aby zaměřili světlo ze vzdálenějšího kvasaru, což dává tomuto působivému pohledu.
Poprvé se pomocí nové techniky astronomové podívali do kvazaru a změřili tzv. Akreční disk kolem černé díry. Studie poskytuje další potvrzení tomu, co vědci již dlouho předpokládali - že superhmotné černé díry kvasarů jsou obklopeny přehřátými disky materiálu, které do nich spirálovitě spirály.
Výsledky projektu, do kterého byli zapojeni vědci z Penn State University a Ohio State University, a pozorování pomocí rentgenové observatoře Chandra NASA, jsou dnes hlášeny na zasedání vysoké astronomické společnosti American Astronomical Society (AAS). Divize v San Franciscu.
Výzkumný tým vedený Christopherem Kochankem ve státě Ohio zahrnuje Xinyu Dai a Nicholas Morgan ve státě Ohio a George Chartas a Gordon Garmire ve státě Penn. Tým studoval vnitřní struktury dvou kvasarů, jejichž světlo se stalo viditelným pouze tehdy, když se mezi nimi a Zemí postavila galaxie a zvětšilo jejich světlo jako čočku. Astronomové přirovnávali tento účinek, známý jako „gravitační čočka“ nebo „mikrolensing“, k tomu, aby se mohli podívat na kvasary pod mikroskopem.
„Existuje mnoho modelů, které se pokoušejí popsat, co se děje uvnitř kvasaru, a předtím žádný z nich nemohl být vyloučen. Nyní mohou někteří z nich, “řekl Xinyu Dai, postdoktorandský výzkumník ve státě Ohio, který nedávno získal doktorský titul ve státě Penn. "Můžeme začít vyrábět přesnější modely kvazárů a získat ucelenější pohled na černé díry."
Garmire, Penn State, je hlavním vyšetřovatelem rentgenové kamery na observatoři NASA Chandra, Advanced CCD Imaging Spectrometer (ACIS), který astronomové používali k pozorování gravitačních čoček dvou kvasarů. Tato rentgenová kamera byla vyvinuta a vyvinuta pro NASA Penn State a Massachusetts Institute of Technology pod vedením Garmire, který je profesorem astronomie a astrofyziky Evan Pugh ve státě Penn. Prakticky každý důležitý objev Chandry byl založen na pozorováních s kamerou ACIS.
Při pohledu ze Země vypadají kvasary nebo kvazi-hvězdné objekty jako hvězdy. Jsou extrémně jasné, a proto je můžeme vidět, přestože patří mezi nejvzdálenější objekty ve vesmíru. Astronomové se pustili do kvasarů po celá desetiletí, než se rozhodli, že s největší pravděpodobností obsahují superhmotné černé díry, které se tvořily před miliardami let. Materiál padající do černé díry jasně svítí a v případě kvasarů svítí napříč širokým spektrem energií, včetně viditelného světla, rádiových vln a rentgenových paprsků.
„Rentgenové paprsky z akrečních disků černých děr snímají emisní oblasti blíže k černé díře než v optickém pásmu,“ vysvětluje Chartas, vedoucí výzkumný pracovník ve státě Penn, který analyzoval rentgenová data získaná z monitorování několika z objekty v této studii mikročoček. „Porovnáním rentgenových světelných paprsků microlensingové události s těmi v několika optických pásmech jsme odvodili relativní velikosti emisních oblastí. Toto srovnání nám umožnilo omezit strukturu akrečního disku černé díry na různých vlnových délkách. “
Kvazary jsou tak daleko, že i v těch nejpokročilejších dalekohledech vypadají normálně jako malý bod světla. Einstein však předpověděl, že masivní objekty ve vesmíru se někdy mohou chovat jako čočky, ohýbat a zvětšovat světlo od objektů, které jsou za nimi, jak je vidět pozorovatel. Tento efekt se nazývá gravitační čočka a umožňuje astronomům studovat některé objekty v jinak nedosažitelných detailech. "Naštěstí pro nás někdy hvězdy a galaxie fungují jako dalekohledy s vysokým rozlišením," řekl Kochanek. "Teď se nedíváme jen na kvazár, zkoumáme samotný vnitřek kvazaru a dostáváme se tam, kde je černá díra."
Vědci dokázali změřit velikost takzvaného akrečního disku kolem černé díry uvnitř každého kvasaru. V každém z nich disk obklopil menší oblast, která vyzařovala rentgenové paprsky, jako by se materiál disku zahříval, když spadl do černé díry ve středu. To je to, co očekávali, vzhledem k současným představám o kvasarech. Ale vnitřní pohled jim pomůže začít tyto pojmy zpřesňovat, řekl Dai.
Klíčem k projektu byla rentgenová observatoř NASA Chandra, která astronomům umožnila přesně měřit jas oblasti rentgenového záření každého kvasaru. Spojili tato měření s těmi z optických dalekohledů, která patří do konsorcia systému malých a středních výzkumů dalekohledů a optického gravitačního čočkového experimentu. Astronomové studovali variabilitu rentgenového i viditelného světla přicházejícího z kvazarů a porovnali tato měření pro výpočet velikosti akrečního disku v každém. Používali počítačový program, který Kochanek vytvořil speciálně pro tyto výpočty, a spustili jej na počítačovém clusteru s 48 procesory. Výpočty pro každý kvasar trvalo asi týden.
Dva kvazary, které studovali, se jmenují RXJ1131-1231 a Q2237 + 0305, a není na nich nic zvláštního, řekl Kochanek, až na to, že byli oba gravitační čočky. On a jeho skupina v současné době studují 20 takových čočkových kvasarů a chtěli by nakonec shromáždit rentgenová data na všech z nich.
Tento projekt je součástí pokračující spolupráce mezi státem Ohio a státem Penn. Výzkum je financován NASA. Počítačový klastr poskytl Cluster Ohio, iniciativa Ohio Supercomputer Center (OSC), Ohio Board of Regents a OSC Statewide Users Group. Marshall Space Flight Center NASA v Huntsville v Alabamě řídí program Chandra pro ředitelství vědecké mise agentury. Smithsonian Astrofyzical Observatory v Cambridge, Massachusetts, řídí vědu a letové operace z rentgenového centra Chandra v Cambridge, Massachusetts.
Původní zdroj: PSU News Release
