Zadziwiające ułożenie kwazarów na miliardach lat świetlnych

Artystyczna wizja wielkoskalowej struktury Wszechświata z zaznaczeniem kierunków osi obrotu supermasywnych czarnych dziur w kwazarach.
ESO/M. Kornmesser

Nowe obserwacje z teleskopu VLT w Chile dotyczą orientacji w przestrzeni największych struktur we Wszechświecie. Europejski zespół badawczy odkrył, że osie obrotu centralnych supermasywnych czarnych dziur w zbadanych kwazarach są do siebie równolegle na dystansach miliardów lat świetlnych. Okazało się także, że osie obrotu kwazarów zazwyczaj są zgodne z olbrzymimi strukturami kosmicznej sieci, w których obiekty te się znajdują.

Kwazary to galaktyki z bardzo aktywnymi supermasywnymi czarnymi dziurami w swoich centrach. Czarne dziury są otoczone obracającymi się dyskami bardzo gorącej materii, z których często wzdłuż osi obrotu wystrzeliwują długie dżety. Kwazary mogą świecić jaśniej niż zebrane razem wszystkie gwiazdy w ich galaktykach macierzystych.

Zespół naukowców, którym kierował Damien Hutsemékers z University of Liège w Belgii, użył instrumentu FORS na teleskopie VLT do zbadania 93 kwazarów, o których wiadomo było, że tworzą duże skupiska rozciągnięte na miliardy lat świetlnych i są widoczne w czasie, gdy Wszechświat miał około jedną trzecią obecnego wieku.

Pierwszą dziwną rzeczą, którą zauważyliśmy, było to, iż niektóre osie rotacji kwazarów są zgodne ze sobą – pomimo faktu, że obiekty te oddzielają miliardy lat świetlnych” powiedział Hutsemékers.

Zespół zbadał sprawę dokładniej i sprawdził czy osie rotacji są także związane z wielkoskalowymi strukturami we Wszechświecie w tamtych czasach.

Astronomiczne obserwacje rozmieszczenia galaktyk w skalach miliardów lat świetlnych pokazują, że obiekty te nie są usytuowane równomiernie. Zamiast tego tworzą kosmiczną sieć włókien i zgrupowań wokół olbrzymich pustek, w których galaktyki są rzadkością. To intrygujące i piękne rozmieszczenie materii jest znane jako wielkoskalowa struktura Wszechświata.

Nowe dane z VLT wskazują, że osie obrotu kwazarów wydają się być równoległe do wielkoskalowych struktur, w których kwazary się znajdują. Jeśli kwazary są w długich włóknach, to oś obrotu centralnych czarnych dziur jest skierowana wzdłuż włókna. Badacze oszacowali, że prawdopodobieństwo takiego usytuowania na skutek przypadku wynosi mniej niż 1%.

„Korelacja pomiędzy orientacją kwazarów w przestrzeni, a strukturami, do których należą, jest ważnym przewidywaniem numerycznych modeli ewolucji Wszechświata. Nasze dane dostarczają pierwszego obserwacyjnego potwierdzenia tego efektu w skalach znacznie większych niż obserwowano do tej pory w przypadku zwykłych galaktyk” dodaje Dominique Sluse z Argelander-Institut für Astronomie w Bonn, Niemczy oraz z University of Liège.

Zespół nie obserwował osi obrotu, ani dżetów kwazarów bezpośrednio. Zamiast tego mierzono polaryzację światła pochodzącego od każdego z kwazarów. Dla 19 z nich okazało się one znacząco spolaryzowane. Kierunek polaryzacji, w połączeniu z innymi informacjami, może zostać użyty do ustalenia kąta nachylenia dysku akrecyjnego i tym samym kierunku osi obrotu kwazara.

„Zgodne ułożenie w nowych danych w skalach większych niż dotychczasowe przewidywania na podstawie symulacji, może być wskazówką na brakujący składnik w naszych obecnych modelach Kosmosu” podsumowuje Dominique Sluse.

Więcej informacji

Wyniki badań zaprezentowano w artykule pt. “Alignment of quasar polarizations with large-scale structures“, D. Hutsemékers et al., który ukaże się 19 listopada 2014 r. w czasopiśmie Astronomy & Astrophysics.

Skład zespołu badawczego: D. Hutsemékers (Institut d’Astrophysique et de Géophysique, Université de Liège, Liège, Belgia), L. Braibant (Liège), V. Pelgrims (Liège) oraz D. Sluse (Argelander-Institut für Astronomie, Bonn, Niemcy; Liège).

Źródło: ESO | Tłumaczenie: Krzysztof Czart

Liczba odsłon: 1956