Kwazary: Kosmiczne Fajerwerki, Które Nie Powinny Istnieć
Są w kosmosie obiekty tak jasne, że całe galaktyki przy nich bledną. Poznaj kwazary — prawdopodobnie najbardziej spektakularne zjawiska świetlne, jakie natura kiedykolwiek stworzyła.
Co takiego sprawia, że świecą? Supermasywne czarne dziury w ich sercach pożerają gaz i pył z najbliższego otoczenia. Podczas tego kosmicznego żerowania uwalniają się ilości energii, od których kręci się w głowie. Jeden kwazar może świecić jaśniej niż bilion słońc. Jaśniej niż wszystkie gwiazdy w jego galaktyce razem wzięte. Serio, człowiek czasem nie dowierza, że coś takiego jest w ogóle możliwe.
A jednak istnieją — i to zbyt wcześnie
Niedawno naukowcy odkryli 31 kwazarów, które biją rekordy starości. Dwa z nich to najstarsze znane nam obiekty tego typu. Byli już aktywni, gdy Wszechświat liczył sobie zaledwie 670 milionów lat. Dla kosmicznej skali czasowej to naprawdę niemowlęctwo.
I tutaj pojawia się zagadka. Te kwazary zasilane są przez czarne dziury ważące miliardy razy więcej niż nasze Słońce. Tyle że według aktualnej wiedzy o tym, jak czarne dziury rosną, nie miały one wystarczająco dużo czasu, żeby tak urość. Wyobraź sobie, że wchodzisz do żłobka i zastajesz tam dorosłego słonia. Mniej więcej tak to wygląda.
Szukanie igły w stogu siana, w ciemności, podczas pożaru
Jak w ogóle znaleźć coś tak odległego i rzadkiego? To nie jest proste zadanie.
Po pierwsze, dawne kwazary to rzadkość. Naprawdę wielka rzadkość. Tylko garstka galaktyk zdążyła urosnąć na tyle, żeby je pomieścić tak wcześnie w historii Wszechświata. Po drugie, ich światło jest słabe i łatwo pomylić je ze zwykłymi gwiazdami w naszej własnej galaktyce. Pomyśl: próbujesz dostrzec jedną przygaszoną świeczkę na Times Square, stojąc tuż obok reflektora.
A jest jeszcze trzeci problem. Wszechświat się rozszerza, co rozciąga światło płynące w naszą stronę. Kiedy do nas dociera, zmienia długość fali z ultrafioletu na podczerwień. I teraz uwaga — atmosfera Ziemi również świeci w podczerwieni. Obserwacje z powierzchni przypominają więc próbę oglądania gwiazd, podczas gdy ktoś świeci ci latarką prosto w oczy.
Przez dekady astronomowie mogli wyłapać tylko te najjaśniejsze kwazary. Brakowało danych, żeby dobrze zrozumieć populację tych wczesnych obiektów.
Euclid wchodzi na scenę
Europejska Agencja Kosmiczna wysłała w 2023 roku teleskop Euclid, który zmienił wszystko. Zamiast męczyć się z ziemską atmosferą, Euclid patry z przestrzeni kosmicznej — czystej, ciemnej, idealnej.
Euclid jest zaprojektowany do przeglądania ogromnych fragmentów nieba z niesamowitą głębią. Jakbyś wreszcie dostał najmocniejszą latarkę świata i zamknięto cię w całkowicie ciemnym pokoju. W końcu widzisz to, co zawsze tam było.
Rezultaty są spektakularne. Korzystając z danych z Euclid Wide Survey, naukowcy namierzyli 31 zupełnie nowych, starożytnych kwazarów. Czternaście z nich ma przesunięcie ku czerwieni równe 7 lub więcej — oznacza to, że patrzymy na światło, które opuściło je ponad 13 miliardów lat temu.
Dwa najstarsze mają przesunięcie 7,69 i 7,77 — to rekord wszech czasów. Znajdują się nieco ponad 13 miliardów lat świetlnych stąd. Widzimy je takimi, jakie były w ciągu pierwszych 670 milionów lat istnienia Wszechświata.
To więcej niż ciekawostka
Ale najciekawsze jest to, co naukowcy znaleźli, gdy przyjrzeli się jednemu z tych starożytnych kwazarów bliżej. Siedzi on w galaktyce pełnej pyłu i gazu, która przechodzi intensywny okres formowania gwiazd. To daje nam wskazówki, w jakich warunkach rosły najwcześniejsze supermasywne czarne dziury.
Te kwazary pochodzą też z fascynującego okresu zwanego epoką rejonizacji — czasu, gdy pierwsze gwiazdy i galaktyki przekształciły młody Wszechświat, jonizując neutralny wodór wypełniający przestrzeń. To właśnie ten proces ukształtował Wszechświat, jaki znamy dzisiaj.
Dlaczego to ważne
I tu dochodzimy do sedna. Nie chodzi tylko o to, że mamy teraz kolejne fajne zdanie do powiedzenia na imprezie. Te odkrycia podważają nasze rozumienie tego, jak powstają i rosną czarne dziury.
Mamy czarne dziury ważące miliardy mas Słońca, gdy Wszechświat miał mniej niż 700 milionów lat. Według wszystkiego, co sądziliśmy o wzroście czarnych dziur — a rosną one powoli, pożerając otaczającą materię — to po prostu nie powinno być możliwe. A jednak.
Albo czarne dziury potrafią rosnąć znacznie szybciej, niż sądziliśmy. Albo istnieje jakiś mechanizm, którego jeszcze nie odkryliśmy. Albo jedno i drugie. Tak czy inaczej, żyjemy w czasach, gdy rzeczywistość testuje nasze założenia.
Teleskop Euclid otwiera okno na pierwszy miliard lat Wszechświata. To, co widzimy, jest równocześnie piękne i zagadkowe. Ja osobiście nie mogę się doczekać, co jeszcze tam na nas czeka.
Źródło: ScienceDaily