Kosmiczne potęgi mieszkają w skromnych domach

Rysunek wyobrażający kwazar świecący z centrum swojej macierzystej galaktyki. Rys.: Gemini/Jon Lomberg

Kwazary są najjaśniejszymi obiektami, których blask widoczny jest z odległości wielu miliardów lat świetlnych. Jednakże ostatnie badania wskazują na to, że potężne kwazary żyjące we wczesnym Wszechświecie (czyli ładnych parę miliardów lat temu) zamieszkiwały skromne mieszkania - znajdowały się w centrach niewielkich galaktyk, co jest nielada niespodzianką dla astronomów, którzy umiejscawiali kwazary w olbrzymich galaktykach czy też w wielkich galaktykach, które z jakiś powodów uległy zniszczeniu.

Podglądając kwazary na krańcach dostrzegalnego Wszechświata astronomowie doznali szoku widząc te giganty mocy w tak przeciętnym otoczeniu. Wrażenie takie można porównać do uczucia, gdy odkrywamy samochód Formuły Jeden w podmiejskim garażu. Mimo tak potężnego lokatora jakim jest kwazar jego macierzysta galaktyka jawi się obserwatorom jako szara myszka wśród innych znanych galaktyk.

Obserwacje wykonano używając optyki adaptacyjnej, w którą wyposażone zostało obserwatorium Gemini na wzniesieniu Mauna Kea na największej wyspie Hawajów (USA).

Teoria głosi, że kwazary zamieszkują centralne części galaktyk - jądra galaktyk, gdzie materia spada na supermasywną czarną dziurę przyciągana jej ogromną siłą grawitacyjną. Spadająca materia rozgrzewa się do takich temperatur, aż zaczyna świecić oślepiającym światłem - to właśnie kwazar. Potęga imperium kwazarów przypada na okres między jedną dziesiątą a jedną trzecią obecnego wieku Wszechświata.

Możliwe, że naukowcy będą musieli na nowo przemyśleć uznane modele opisujące działanie kwazarów. Wielu astronomów uważało, że macierzyste galaktyki zamieszkiwane przez kwazary są wielkie, masywne i noszą oznaki kolizji z innymi galaktykami. Nowe znalezisko kosmicznej archeologii ożywi dyskusje o tym jak powstają i rosną galaktyki i czarne dziury.

Celem grupy, która dokonała tego odkrycia, było uzyskanie pierwszych zdjęć w podczerwieni 9 macierzystych galaktyk kwazarów, każda z nich w odległości około 10 miliardów lat świetlnych. Szef grupy badawczej dr Croom: Mieliśmy nadzieję, że rozmiar i kształt galaktyk podpowie nam co steruje aktywnością kwazarów. Niestety, nie uzyskano odpowiedzi na to frapujące pytanie, gdyż galaktyki były... za małe, bądź za słabe by móc je badać nawet tak czułą aparaturą jak teleskop Gemini. Galaktyki piastujące w swych centrach potężne kwazary okazały się za słabe do obserwacji! Z 9 obiektów udało się zaobserwować jedną galaktykę - jej kształt i jasność przypomina naszą Galaktykę Drogi Mlecznej; tak więc i ona nie spełniła oczekiwań poszukiwaczy.

Teleskop Gemini dzięki optyce adaptacyjnej jest w stanie otrzymać obrazy o ostrości porównywalnej z obrazami z Teleskopu Hubble'a. Ale zwierciadła naziemnego teleskopu są w stanie zebrać 10 razy więcej światła niż teleskop Hubble'a co przy badaniu słabych obiektów jest bardzo ważnym czynnikiem. Optyka adaptacyjna usuwa turbulencje atmosfery, dzięki temu dostajemy obrazy tak ostre jak te z satelitów, które nie musza przejmować się atmosferą. Te dwie cechy: usunięcie zniekształceń obrazu wywołanych turbulencjami atmosfery oraz duża moc zbiorcza teleskopu, powodują że w rękach astronomów znajduje się narzędzie, którego do tej pory nie mieli - możliwość uzyskania najostrzejszych jak do tej pory podczerwonych obrazów słabych obiektów, które istniały we wczesnym Wszechświecie.

 

Rozkład wszystkich kwazarów znalezionych w przeglądzie o nazwie 2dF QSO Redshift Survey wykonanym przez Anglo-Australian Telescope. My znajdujemy się w centrum wykresu, a coraz odleglejsze kwazary znajdują się coraz dalej od centrum. Wśród tego mrowia obiektów ledwo garstka miała w swoim sąsiedztwie jasne gwiazdy, co było wymogiem obserwacji z użyciem optyki adaptacyjnej. Kwazary badane przez teleskop Gemini zakreślone są w kółka.

Dlaczego spośród wielu odkrytych do tej pory kwazarów wybrano te 9, by przyjrzeć się ich najbliższemu otoczeniu? Aby móc użyć techniki adaptacyjnej do obserwacji słabych obiektów trzeba było znaleźć gwiezdnych przewodników - stosunkowo jasne gwiazdy położone w pobliżu kwazarów (w pobliżu na sferze niebieskiej, rzeczywista odległość jest nieistotna). Aby znaleźć taka parę - kwazar plus jasna gwiazda w sąsiedztwie - zespół sięgnął do bazy danych 20 tysięcy kwazarów uzyskanej dzięki Anglo-Australian Telescope w latach 1997 - 2002. Stanowi on największy przegląd kwazarów jaki do tej pory wykonano.

Idea tłumacząca dokonane obserwacje małych galaktyk z wielkimi kwazarami mówi, że przyczyna tkwi w dużo większej gęstości materii panującej we wczesnym Wszechświecie w porównaniu do tego Wszechświata , w którym przyszło nam żyć. (Wszechświat rozszerzając się obniża swoją średnią gęstość, ale to nie znaczy, że spada np. gęstość planet - one nie biorą udziału w rozszerzaniu Wszechświata.) Być może czarne dziury, zamiast czerpać moc do wzrostu ze wzajemnego zjadania się w trakcie zderzeń i kolizji, rosły pochłaniając ten gęsty, zimny gaz.

Praca dotycząca opisanych obserwacji znajduje się w The Astrophysical Journal 606 (2004) 126-138 (astro-ph/0401442).

26 maja 2004
Źródło | Karolina Zawada

Liczba odsłon: 1212