Obraz Hubble'a z próbki 20 pobliskich kwazarów. Źródło zdjęcia: NASA / ESA / ESO Kliknij, aby powiększyć
Wykrywanie supermasywnej czarnej dziury bez ogromnej galaktyki „gospodarza” jest zaskakującym wynikiem dużych badań kwazarów Hubble'a i VLT.
To pierwsze przekonujące odkrycie takiego obiektu. Jednym intrygującym wyjaśnieniem jest to, że galaktyka-gospodarz może być zbudowana prawie wyłącznie z „ciemnej materii”.
Zespół europejskich astronomów wykorzystał dwa z najpotężniejszych dostępnych obiektów astronomicznych, Kosmiczny Teleskop Hubble'a NASA / ESA i Bardzo Duży Teleskop ESO (VLT) w Cerro Paranal, aby odkryć jasny kwazar bez ogromnej galaktyki gospodarza.
Kwazary są potężnym i zazwyczaj bardzo odległym źródłem ogromnych ilości promieniowania. Powszechnie kojarzone są z galaktykami zawierającymi aktywną centralną czarną dziurę.
Zespół przeprowadził szczegółowe badanie 20 względnie pobliskich kwazarów. W przypadku 19 z nich odkryli, zgodnie z oczekiwaniami, że te supermasywne czarne dziury są otoczone galaktyką-gospodarzem. Ale kiedy zbadali jasny kwazar HE0450-2958, oddalony o jakieś 5000 milionów lat świetlnych, nie mogli znaleźć dowodów na istnienie galaktyki-gospodarza.
Astronomowie sugerują, że może to wskazywać na rzadki przypadek zderzenia pozornie normalnej galaktyki spiralnej z „egzotycznym” obiektem kryjącym bardzo masywną czarną dziurę.
Dzięki masom, które są setki milionów razy większe niż Słońce, supermasywne czarne dziury są powszechnie spotykane w centrach najbardziej masywnych galaktyk, w tym naszej własnej Drogi Mlecznej. Te czarne dziury czasami dramatycznie objawiają się poprzez pożeranie materii, którą grawitacyjnie połykają z otoczenia.
Najlepiej karmione z tych obiektów świecą jako „kwazary” (skrót od „quasi-gwiezdnego obiektu”, ponieważ początkowo uważano je za gwiazdy).
Ostatnia dekada obserwacji, głównie teleskopem Hubble'a, pokazała, że kwazary są zwykle związane z masywnymi galaktykami gospodarza. Jednak obserwowanie galaktyki gospodarza kwazara jest trudnym zadaniem, ponieważ kwazar całkowicie przyćmiewa gospodarza i maskuje podstawową strukturę galaktyki.
Aby rozwiązać ten problem, astronomowie opracowali nową i wysoce wydajną strategię. Łącząc ultra ostre obrazy Hubble'a i spektroskopię z VLT ESO, obserwowali próbkę 20 kwazarów w tym samym czasie co gwiazdę odniesienia. Gwiazda służyła jako referencyjne, punktowe źródło światła, które zostało użyte do rozplątywania światła kwazara od dowolnego możliwego światła z leżącej poniżej galaktyki.
Pomimo zastosowanych innowacyjnych technik, wokół HE0450-2958 nie zaobserwowano żadnej galaktyki gospodarza. Oznacza to, że jeśli istnieje jakakolwiek galaktyka macierzysta, musi ona być co najmniej sześć razy słabsza niż typowe galaktyki macierzyste lub mieć promień mniejszy niż około 300 lat świetlnych, tj. 20 do 170 razy mniejszy niż typowe galaktyki macierzyste (które zwykle mają promienie od około 6000 do 50 000 lat świetlnych).
„Dzięki potężnej kombinacji Hubble'a i VLT jesteśmy pewni, że bylibyśmy w stanie wykryć normalną galaktykę gospodarza”, powiedział Pierre Magain z Universit? de Li? ge, Belgia.
Astronomowie wykryli jednak interesującą, mniejszą chmurę gazu o szerokości około 2500 lat świetlnych w pobliżu kwazara, którą nazywają „kroplą”. Obserwacje VLT pokazują, że chmura świeci, ponieważ jest skąpana w intensywnym promieniowaniu pochodzącym z kwazara, a nie z gwiazd wewnątrz chmury. Najprawdopodobniej to właśnie gaz z tej chmury zasila super-masywną czarną dziurę, dzięki czemu staje się kwazarem.
„Brak masywnej galaktyki macierzystej, w połączeniu z istnieniem kropli i galaktyki gwiazdotwórczej, prowadzi nas do przekonania, że odkryliśmy naprawdę egzotyczny kwazar” - powiedział Frédéric Courbin z Ecole Polytechnique Federale de Lozanna, Szwajcaria.
„Nie ma wątpliwości, że wzrost formacji gwiazd w galaktyce towarzyszącej i sam kwazar został zapalony przez zderzenie, które musiało mieć miejsce około 100 milionów lat temu. Co się stało z domniemanym gospodarzem kwazara, pozostaje nieznane. ”
HE0450-2958 to trudny przypadek. Astronomowie proponują kilka możliwych wyjaśnień. Czy galaktyka-gospodarz została całkowicie zniszczona w wyniku zderzenia? Czy izolowana czarna dziura przechwytuje gaz przechodząc przez dysk galaktyki spiralnej? Wymagałoby to bardzo szczególnych warunków i prawdopodobnie nie spowodowałoby tak ogromnych zakłóceń w sąsiedniej galaktyce, jak to zaobserwowano. Dalsze badania mają nadzieję wyjaśnić sytuację.
Inną intrygującą hipotezą jest to, że galaktyka z czarną dziurą została prawie wyłącznie wykonana z „ciemnej materii”. Może się zdarzyć, że zaobserwowano normalną fazę formowania się masywnej galaktyki, która w tym przypadku miała miejsce kilka tysięcy milionów lat później niż w większości innych.
Oryginalne źródło: Portal ESA
