Wyjaśnienie tajemnicy ciągu głównego kwazarów

Rosnące, masywne czarne dziury zwane kwazarami są obserwowane w centrach odległych galaktyk. Źródło: NASA/Caltech

Nowe badania pokazały, że główne, obserwowane cechy kwazarów można ujednolicić poprzez model klasyfikacji tych obiektów, zbudowany w oparciu o tempo „żywienia się” czarnej dziury materią i ich orientację względem obserwatora na Ziemi.

Kwazary to supermasywne czarne dziury rezydujące w centrach odległych galaktyk. Są najsilniej świecącymi obiektami, widocznymi zwykle w całym spektrum elektromagnetycznym dzięki zachodzącym w nich procesom akrecji materii na masywne jądro. Praca Yue Shena z Carnegie Institute for Science w Waszyngtonie i Luisa Ho z Instytutu Astronomii i Astrofizyki Kawli w Pekinie wydaje się rzucać nowe światło na rozwiązanie tajemnicy kwazarów, nad którą astronomowie zastanawiają się już od ponad 20 lat. Praca ta pokazuje, że obserwowane cechy kwazarów można ujednolicić do ich dwóch prostych wartości: pierwsza z nich opisuje efektywność w zasilaniu czarnej dziury materią, a druga odzwierciedla orientację kwazara względem astronoma znajdującego się na Ziemi.


Obserwowane przez nas kwazary wykazują wiele różnych właściwości, świadczących o różnorodności warunków panujących w regionach położonych w sąsiedztwie ich centrów. Ale mimo tej różnorodności kwazary posiadają też niezwykłą regularność w zakresie swoich wymiernych właściwości fizycznych, które wyznaczają wyraźnie zdefiniowane trendy, odkryte ponad 20 lat temu i określane jako ciąg główny dla kwazarów. Shen i Ho prawdopodobnie rozwiązali tę ważną zagadkę, udzielając odpowiedzi na pytanie, co właściwie wiąże różne właściwości tych obiektów, unifikując je wszystkie do położenia na jednej, głównej sekwencji ewolucyjnej?

Korzystając z największej i najbardziej jak dotąd jednorodnej próbki danych dla ponad 20 000 kwazarów, czyli katalogu Sloan Digital Sky Survey, naukowcy zbadali populację tych obiektów pod kątem statystycznym. Shen i Ho wykazali, że pewna szczególna właściwość zwana tempem Eddingtona i związana z prędkością akrecji materii na supermasywną czarną dziurę jest siłą napędową stojącą za ciągiem głównym dla kwazarów. Współczynnik Eddington opisuje efektywność materii w zakresie napędzania i zasilania czarnej dziury, a zarazem równowagę (lub jej brak) pomiędzy działaniem sił grawitacyjnych skupiających materię wewnątrz niej i mocą promieniowania rozgrzanej w procesach tarcia, świecącej materii wpadającej do czarnej dziury. Od dawna już naukowcy podejrzewali, że głównym motorem napędowym ciągu głównego jest właśnie wartość związana z tempem akrecji, a nowa praca zdaje się ostatecznie potwierdzać tę hipotezę.

Shen i Ho potwierdzili też, że również
kąt, pod jakim widzimy wewnętrzny obszar wokół czarnej dziury znajdującej się w galaktyce aktywnej, odgrywa bardzo istotną rolę w badaniu krążących tam, szybko poruszających się obłoków gazu, generujących szerokie linie emisyjne obecne w widmach kwazarów. Zmienia to nasze zrozumienie geometrii obszarów emitujących linie emisyjne powstające w pobliżu czarnych dziur aktywnego jądra galaktyki. Odkrycia te pozwolą astronomom na lepsze niż dotychczas wyznaczenie mas czarnych dziur w kwazarach, a także – pośrednio – na zrozumienie procesów ich wzrostu i jego roli w ewolucji galaktyk.

Więcej ciekawych informacji na temat galaktyk aktywnych i kwazarów można też naleźć tutaj.

Cały artykuł: Shen, Yue i Ho, Luis C., The diversity of quasars unified by accretion and orientation



Liczba odsłon: 1686