Kwazary to jedne z najjaśniejszych obiektów we Wszechświecie. Najjaśniejsze są tak jasne, że przyćmią bilion gwiazd. Ale dlaczego? A co ich jasność mówi nam o galaktykach, które je hostują?
Aby odpowiedzieć na to pytanie, grupa astronomów ponownie spojrzała na 28 najjaśniejszych i najbliższych kwazarów. Ale aby zrozumieć ich pracę, musimy nieco cofnąć się, zaczynając od supermasywnych czarnych dziur.
Supermasywna czarna dziura (SMBH) to czarna dziura o ponad milionach mas Słońca. Mogą być również znacznie większe; do miliardów mas słonecznych. Jedna z tych istot znajduje się w centrum większości galaktyk, wyłączając galaktyki karłowate i tym podobne.
Są wynikiem zapadu grawitacyjnego masywnej gwiazdy i zajmują sferoidalną bryłę przestrzeni, z której nic, nawet światło, nie może uciec.
Droga Mleczna ma jedną z tych SMBH. Nazywa się to Gwiazdą Strzelca (Sgr A *) i ma około 2,6 miliona mas Słońca. Ale Sgr A * jest raczej spokojny dla SMBH. Inne SMBH są znacznie bardziej aktywne i nazywa się je aktywnymi jądrami galaktycznymi (AGN.)
W AGN czarna dziura aktywnie akretuje materię, tworząc tor gazu, który się nagrzewa. W tym czasie gaz emituje promieniowanie elektromagnetyczne, które widzimy. AGN mogą emitować promieniowanie w całym spektrum elektromagnetycznym.
Istnieją podklasy AGN, a nowe badanie koncentruje się na jednej z tych podklas zwanych kwazarami. Kwazar jest najpotężniejszym typem AGN i mogą świecić światłem trylionów słońc. Ale niektóre z kwazarów są ukryte za własnym torusem, który blokuje nam pole widzenia. W badaniach kwazarów są one ignorowane lub pomijane, ponieważ trudno je dostrzec.
Ale to stwarza problem, ponieważ pominięcie ich w populacji kwazarów oznacza, że możemy coś przeoczyć. Oznacza to również, że jedno z głównych pytań dotyczących kwazarów może nie zostać właściwie rozwiązane.
Pytanie jest naprawdę wielopłaszczyznowe: czy te wyjątkowo jasne AGN są zasilane przez umiarkowaną akrecję na bardzo masywne czarne dziury? A może napędzane są ekstremalną akrecją w bardziej masywnych czarnych dziurach? A może dzieje się coś innego. Czy są zasilane przez galaktykę gospodarza, która przechodzi z galaktyki gwiazdotwórczej do czegoś bardziej uspokojonego, jak galaktyka eliptyczna? Zignorowanie lub pominięcie kwazarów, które są trudne do zobaczenia, utrudnia znalezienie odpowiedzi.
Zespół astronomów przyjrzał się 28 AGN, które były zarówno w pobliżu, jak i najbardziej świecące. Większość z nich znajdowała się w galaktykach eliptycznych. Jedynymi kryteriami ich wyboru była intensywna aktywność w ich jądrach. Ich emisje radiowe obejmują dziesiątki tysięcy, a ich masy obejmują również szeroki zakres. Astronomowie chcieli dowiedzieć się, czy te jasne AGN mają jakieś inne charakterystyczne cechy, które odróżnią je od mniejszej jasności przesłaniającej AGN.
Co znaleźli?
Są to intrygujące i zaskakujące wyniki w tym badaniu. Niektóre wyniki wydają się zgadzać z innymi badaniami, a niektóre są sprzeczne z rzeczywistością.
- Zespół nie ma obrazów dla wszystkich galaktyk-gospodarzy w swoich badaniach, ale te, dla których mają obrazy, to galaktyki eliptyczne lub przynajmniej morfologie z dominacją wypukłości. Kontrastuje to z innymi badaniami kwazarów o niższej jasności, a także z oczekiwaniem, że przynajmniej niektóre z 28 galaktyk żywicielskich byłyby spiralami.
- Galaktyki przyjmujące obejmują dość szeroki zakres mas, z koncentracją stosunkowo wysokich mas. Te wyższe masy i wysokie świecenie pokrywają się z transformacją aktywnych galaktyk gwiazdotwórczych w bardziej spokojne galaktyki sferoidalne.
- W 28 wybranych AGN występuje duża różnorodność emisji radiowych, co oznacza, że nie ma „jasnych i solidnych cech definiujących nasz typ źródeł”, jak twierdzą w podsumowaniu.
- Zasięg jasności promieniowania rentgenowskiego i mas czarnej dziury nie może uwzględniać szerokiego zakresu jasności fal radiowych.
- Najbardziej świecące i zaciemnione źródła w próbce nie są zasilane ani przez czarne dziury o niskiej masie o wysokim współczynniku akrecji, ani przez czarne dziury o dużej masie o niższym współczynniku akrecji.
Na zakończenie swojej pracy autorzy podsumowują swoje odkrycia i wydaje się, że przynajmniej na razie nie ma jasnego wyjaśnienia dla tych najbardziej świecących kwazarów, które świecą światłem bilionów gwiazd.
„Stwierdzamy, że jako grupa, nasza próbka najbardziej świecącego zaciemnionego AGN w BASS / DR1 nie wykazuje żadnych charakterystycznych właściwości w odniesieniu do ich masy czarnej dziury, stosunków Eddingtona i / lub mas gwiezdnych ich galaktyk żywicielskich. ”
Wskazują również, że galaktyki macierzyste są w większości eliptyczne, co jest zaskakującym odkryciem. Jeśli to odkrycie może zostać potwierdzone przez innych badaczy, „… może to stanowić pośredni dowód na poparcie popularnej idei, że epoki intensywnego wzrostu SMBH są powiązane z transformacją galaktyk z (formujących gwiazdy) dysków (wygaszonych) na eliptyczne ( tj. poprzez duże połączenia) ”.
Za badaniami stoi 21 naukowców, w instytucjach, w tym Harvard and Smithsonian Center for Astrophysics, Tel-Aviv University, Kyoto University, JPL, Naval Observatory, ESO i wielu innych. Dane do ich badań pochodzą z 70-miesięcznego badania Swift / BAT dla całego nieba oraz z obserwacji z wykorzystaniem obserwatoriów Keck, VLT i Palomar. Badanie nosi tytuł „Badanie spektroskopowe BAT AGN - XIII. Natura najbardziej świecącego zaciemnionego AGN we wszechświecie o niskim przesunięciu ku czerwieni. ” Jest opublikowany w miesięcznych zawiadomieniach Royal Astronomical Society.
Więcej:
- Informacja prasowa: Natura zasłoniętych aktywnych jąder galaktycznych
- Artykuł badawczy: Badanie spektroskopowe BAT AGN - XIII. Natura najbardziej świecącego zaciemnionego AGN we wszechświecie o niskim przesunięciu ku czerwieni
- Space Magazine: Jak mogą świecić czarne dziury?
