Kvasary jsou některé z nejjasnějších objektů ve vesmíru. Ti nejjasnější jsou tak zářiví, že zastíní bilion hvězd. Ale proč? A co nám jejich jas říká o galaxiích, které je hostí?
Abychom se pokusili odpovědět na tuto otázku, skupina astronomů se znovu podívala na 28 nejjasnějších a nejbližších kvasarů. Abychom pochopili jejich práci, musíme se trochu vrátit, počínaje supermasivními černými dírami.
Supermasivní černá díra (SMBH) je černá díra s více než milionem solárních hmot. Mohou být také mnohem větší; až do miliard solárních hmot. Jedna z těchto entit sídlí ve středu většiny galaxií, s výjimkou trpasličích galaxií a podobně.
Jsou výsledkem gravitačního kolapsu masivní hvězdy a zabírají sféroidní část vesmíru, z níž nemůže uniknout nic, dokonce ani světlo.
Mléčná dráha má jednu z těchto SMBH. Říká se tomu A-star Střelec (Sgr A *) a je to asi 2,6 milionu solárních hmot. Ale Sgr A * je pro SMBH spíše uklidňující. Ostatní SMBH jsou mnohem aktivnější a nazývají se aktivní galaktická jádra (AGN.)
V AGN černá díra aktivně hromadí hmotu a vytváří torus plynu, který se zahřívá. Při tom plyn emituje elektromagnetické záření, které můžeme vidět. AGN mohou emitovat záření po celém elektromagnetickém spektru.
Existují podtřídy AGN a nová studie zaměřená na jednu z těchto podtříd nazývaných kvazary. Kvasar je nejmocnějším typem AGN a mohou zářit světlem bilionu sluncí. Ale některé z těchto kvasarů jsou skryty za vlastním torusem, který blokuje naši linii vidění. Ve studiích kvazárů jsou tyto ignorovány nebo vynechány, protože je těžké je vidět.
To však vytváří problém, protože jejich vynechání z populace kvasarů znamená, že nám něco může chybět. To také znamená, že jedna z ústředních otázek týkajících se kvazárů nemusí být správně vyřešena.
Otázka je opravdu mnohonásobná: jsou tyto extrémně jasné AGN poháněny mírným narůstáním na extrémně velké černé díry? Nebo jsou poháněny extrémním narůstáním na mírnější černé díry? Nebo se možná děje něco jiného. Jsou poháněny hostitelskou galaxií přecházející z hvězdotvorné galaxie do něčeho sedativnějšího, jako je eliptická galaxie? Ignorováním nebo vynecháním kvasarů, které je těžké vidět, je obtížné najít jakékoli odpovědi.
Tým astronomů se podíval na 28 AGN, které byly poblíž a mezi nejzářivějšími. Většina z nich byla náhodně v eliptických galaxiích. Jediným kritériem pro jejich výběr byla intenzivní aktivita v jejich jádrech. Jejich radiační emise dosahují faktorů desítek tisíc a jejich hmotnosti také pokrývají široký rozsah. Astronomové chtěli zjistit, zda tyto jasné AGN mají nějaké jiné charakteristické vlastnosti, které by je odlišovaly od AGN s nižší světelností.
Co našli?
To jsou některé zajímavé a překvapivé výsledky této studie. Zdá se, že některé výsledky souhlasí s jinými studiemi, zatímco jiné jdou proti zrnu.
- Tým nemá ve své studii obrázky pro všechny hostitelské galaxie, ale ty, pro které mají obrázky, jsou všechny eliptické galaxie nebo přinejmenším vyduté morfologie. To je v rozporu s jinými studiemi kvasarů s nižší svítivostí a také s očekáváním, že alespoň některé z 28 hostitelských galaxií budou spirály.
- Hostitelské galaxie se rozprostírají v poměrně širokém rozsahu hmotností s koncentrací relativně vysokých hmot. Tyto vyšší hmotnosti a vysoké jasnosti se časově shodují s transformací aktivních hvězdotvorných galaxií na klidnější, sféroidní galaxie.
- Ve 28 vybraných AGN existuje velká rozmanitost radiových emisí, což znamená, že neexistují „jasné a robustní definiční charakteristiky pro náš typ zdrojů“, jak se uvádí v závěru.
- Rozsah rentgenové svítivosti a hmotností černých děr nemůže představovat široký rozsah svítivosti rádiových vln.
- Nejzářivější a nejasnější zdroje ve vzorku nejsou poháněny buď černou černou dírou s nízkou hmotností s vysokou rychlostí narůstání, ani velkými černou dírou s nízkou hustotou.
V závěru své práce autoři shrnují svá zjištění a zdá se, že prozatím neexistuje jasné vysvětlení pro ty nejsvětlejší kvasary, které září světlem bilionových hvězd.
"Zjistili jsme, že jako vzorek, náš vzorek některých nejsvětlejších nejasných AGN v BASS / DR1 nevykazuje žádné charakteristické vlastnosti, pokud jde o jejich hmotnosti černých děr, Eddingtonovy poměry a / nebo hvězdné hmotnosti jejich hostitelských galaxií." “
Také poukazují na to, že hostitelské galaxie jsou většinou všechny eliptické, což je překvapivé zjištění. Pokud toto zjištění mohou být potvrzeny jinými vědci, „… může to poskytnout nepřímý důkaz na podporu populární myšlenky, že epochy intenzivního růstu SMBH jsou spojeny s transformací galaxií z (hvězdotvorných) disků na (uhasené) eliptikály ( tj. prostřednictvím velkých fúzí). “
Za touto studií stojí 21 vědců v institucích, včetně Harvardského a Smithsonianova centra pro astrofyziku, Tel-Aviv University, Kjótské univerzity, JPL, námořní observatoře, ESO a mnoha dalších. Data pro jejich studii pocházejí ze 70měsíčního průzkumu Swift / BAT all-sky as pozorováním pomocí observatoří Keck, VLT a Palomar. Studie má název „BAT AGN Spectroscopic Survey - XIII. Povaha nejsvětlejší zakryté AGN ve vesmíru s nízkým červeným posunem. “ Je zveřejněno v měsíčních oznámeních Královské astronomické společnosti.
Více:
- Tisková zpráva: Povaha zakrytých aktivních galaktických jader
- Výzkumný článek: Spektroskopický průzkum BAT AGN - XIII. Povaha nejsvětlejší zakryté AGN ve vesmíru s nízkým červeným posunem
- Space Magazine: Jak mohou černé díry zářit?
