Odkryto największy wyrzut materii z czarnej dziury

Artystyczna wizja olbrzymiego wyrzutu materii z kwazara SDSS J1106+1939
Artystyczna wizja olbrzymiego wyrzutu materii z kwazara SDSS J1106+1939.
ESO/L. Calçada

Astronomowie korzystający z Bardzo Dużego Teleskopu (VLT) odkryli kwazar z najpotężniejszym wypływem kiedykolwiek zaobserwowanym, co najmniej pięć razy silniejszym niż obserwowane do tej pory. Kwazary to bardzo jasne centra galaktyk zasilane przez supermasywne czarne dziury. Wiele z nich wyrzuca do swoich macierzystych galaktyk olbrzymie ilości materii, a wypływy te odkrywają kluczową rolę w ewolucji galaktyk. Ale do tej pory obserwowane wypływy z kwazarów nie były tak silne jak to przewidywali teoretycy.

Kwazary to intensywnie świecące centra odległych galaktyk zasilane olbrzymimi czarnymi dziurami. Nowe badania objęły jeden z tych energetycznych obiektów – znany jako SDSS J1106+1939 — szczegółowo analizując go za pomocą instrumentu X-shooter na teleskopie VLT w Obserwatorium ESO Paranal w Chile [1]. Mimo że czarne dziury znane są z przyciągania materii, większość kwazarów równocześnie przyspiesza część materiału wokół nich i wyrzuca z dużą prędkością.

„Odkryliśmy najbardziej energetyczny wypływ z kwazara spośród znanych do tej pory. Tempo w jakim energia jest zabierana przez bardzo masywny materiał wyrzucony z wielką prędkością z SDSS J1106+1939 jest równe co najmniej dwóm bilionom  mocy promieniowania Słońca. To około 100 razy więcej niż całkowita moc wypromieniowywana przez Drogę Mleczną – to prawdziwie monstrualny wypływ” mówi kierownik zespołu, Nahum Arav (Virginia Tech, USA). „Po raz pierwszy w wypływie z kwazara zmierzono tak wysokie energie, przewidywane przez teorię.”

Wiele teoretycznych symulacji sugeruje, że efekt jaki tego rodzaju wypływy mają na galaktyki wokół nich może rozwiązać kilka zagadek współczesnej kosmologii, w tym powiązanie masy galaktyki z masą centralnej czarnej dziury oraz dlaczego we Wszechświecie jest tak mało wielkich galaktyk. Jednak, o ile kwazary są w stanie (lub nie) wytwarzać tak silne wypływy, zjawiska te pozostają  do tej pory niejasne [2].

Nowo odkryty wypływ znajduje się około tysiąc lat świetlnych od supermasywnej czarnej dziury w sercu kwazara SDSS J1106+1939. Wypływ jest co najmniej pięciokrotnie silniejszy niż poprzedni rekordzista [3]. Analizy zespołu pokazują od kwazara wypływa rocznie strumień o masie około 400 razy większej niż Słońce, poruszając się z prędkością 8000 kilometrów na sekundę.

„Bez spektrografu X-Shooter nie mielibyśmy dobrej jakości danych do dokonania tego odkrycia” mówi Benoit Borguet (Virginia Tech, USA), główny autor publikacji. „Byliśmy w stanie po raz pierwszy zbadać obszar wokół kwazara bardzo szczegółowo.”

Oprócz SDSS J1106+1939 zespół obserwował także inny kwazar i okazało się, że oba obiekty posiadają silne wypływy. Ponieważ są to typowe przykłady powszechnego, ale do tej pory mało zbadanego, typu kwazarów [4], wyniki powinna mieć szerokie zastosowanie do jasnych kwazarów w całym Wszechświecie. Borguet i współpracownicy badają obecnie kilkanaście podobnych kwazarów, aby sprawdzić czy jest to przypadek.

“Szukałem czegoś takiego od dekady” powiedział Nahum Arav, „więc to ekscytujące znaleźć w końcu jeden z tych monstrualnych wypływów, które były przewidywane!”.


Uwagi

[1] Zespół obserwował SDSS J1106+1939 oraz J1512+1119 w kwietniu 2011 roku i marcu 2012 roku za pomocą spektrografu X-shooter, działającego na teleskopie VLT. Rozdzielając światło na składowe barwy i szczegółowo analizując otrzymane widmo astronomowie mogą wydedukować prędkości i inne własności materii blisko kwazara.

[2] Potężny wypływ obserwowany w SDSS J1106+1939 niesie wystarczająco dużo energii kinetycznej do ogrywania istotnej roli w procesach galaktyk aktywnych, co zwykle wymaga wkładu energii mechanicznej w ilości 5% luminosity kwazara.

[3] SDSS J1106+1939 ma wypływ o kinetycznej luminosity co najmniej 1046 ergs s−1. Odległości wypływów od centralnego kwazara (300-8000 lat świetlnych) są większe niż spodziewane, co sugeruje, że obserwujemy wypływy daleko od obszaru, w którym prawdopodobnie zostały początkowo przyspieszone (0,03-0,4 roku świetlnego).

[4] Klasa A znana jako kwazary o szerokich liniach absorpcyjnych (BAL - Broad Absorption Line).


Więcej informacji

Wyniki badań przedstawiono w artykule “Major contributor to AGN feedback: VLT X-shooter observations of SIV BAL QSO outflows”, który ukaże się w “The Astrophysical Journal”.

Skład zespołu badawczego: B. C. J. Borguet (Virginia Tech, USA), N. Arav (Virginia Tech, USA), D. Edmonds (Virginia Tech, USA), C. Chamberlain (Virginia Tech, USA), C. Benn (Isaac Newton Group of Telescopes, Hiszpania).

Źródło: ESO | Tłumaczenie: Krzysztof Czart

Liczba odsłon: 1519