Kvazar Na Okraji Pozorovatelneho Vesmiru Zari Svetlem 10 Bilionu Slunci
Jednou ze šikovných věcí na světle je, že se šíří konečnou rychlostí. Rychle, ano, ale ne nekonečně rychle. Podíváme -li se tedy na nějaký velmi vzdálený předmět, vidíme jej takový, jaký byl, když byl mladší.
Samotný vesmír je starý jen asi 13,8 miliardy let - heh, „pouze“ - takže nevidíme nic dál než 13,8 miliardy světelných let, vzdálenost, kterou světlo v té době urazí. Ale můžeme vidět objekty téměř tak daleko. V té době musely být velmi jasné, protože ta strašná vzdálenost je nesmírně ztlumila a většina předmětů to nedokáže proříznout.
Někdy však na těchto odlehlých místech najdeme nebeské majáky. Ne mnoho, ale někteří. Právě byl nalezen nový , a to je pozoruhodné z mnoha důvodů. Jedním z nich je, že je to opravdu fenomenálně zářící objekt. Další je, že je tak jasný, i když v době, kdy ho světlo opouštělo, byl docela mladý. A třetí je, že i tak by byl neviditelný, kdyby jeho světlo nebylo zesíleno gravitačním trikem.
Umělcova koncepce černé díry s materiálem, který kolem ní víří v akrečním disku, a také z ní tryskajícího proudu hmoty. Kredit: NASA/JPL-Caltech
Objekt se nazývá J043947.08+163415.7 (zkráceně mu budu říkat J043) a je to kvasar . Jedná se o druh galaxie, která díky supermasivní černé díře v jejich centrech vyzařuje obrovské množství světla. Myslíme si, že každá velká galaxie má, včetně Mléčné dráhy, ale většina je tichá. Pokud však nějaká situace nebo událost pošle do černé díry velké množství plynu, hromadí se na vířícím disku těsně nad bodem bez návratu. Tření v disku jej ohromně zahřeje, přičemž materiál se zahřeje na miliony stupňů. Tento horký plyn zuřivě září a dělá kvazary jedny z nejvíce nepřetržitě svítících zdrojů energie v celém vesmíru.
Byli běžnější v raném vesmíru; materiál, který zbyl z formace galaxie, může spadnout do středu, kde čeká supermasivní černá díra. Na velmi velkých vzdálenostech (a proto je vidíme, když byl vesmír mladý) jich nevidíme tolik, jak očekáváme. Buď naše modely toho, jak jasné mohou být, nejsou úplně správné (takže velmi vzdálené jsou stále příliš slabé na to, aby je bylo možné vidět), nebo je způsob, jakým je hledáme, vadný.
Pokud jde o druhý předpoklad, tým astronomů zkoušel něco jiného . Kvazarovy barvy to obvykle rozdávají. V některých barvách jsou jasnější než jiné, takže použití filtrů při zobrazovacích průzkumech oblohy je dokáže detekovat. Mají také tendenci vypadat červeně kvůli různým jevům (například materiál mezi námi a nimi pohlcuje modré světlo). Pokud je ale galaxie mnohem blíže k nám a shoduje se se stejnou zornou linií, může to způsobit, že kvazar bude vypadat modřejší, což oklamá software a začne si myslet, že je to normální galaxie.
Astronomové pomocí různých parametrů našli vzdálené kvasary a podívali se na data z různých observatoří, které zkoumaly oblohu, a vytvářely obrazy dostatečně hluboké, aby mohly najít vzdálené kvasary. Tehdy našli J043.
Kvazar J043947.08+163415.7 (červený) je extrémně daleko a jeho světlo bylo zesíleno zasahující galaxií (modrou) mnohem blíže Zemi. Kredit: NASA, ESA a X. Fan (University of Arizona)
Vzdálenost, kterou pro to našli ( pomocí jeho červeného posuvu ) je ohromujících 12,8 miliardy světelných let - J043 zářilo jasně méně než miliardu let po vzniku samotného vesmíru!
Ale to je problém. Je příliš jasný. Ani kvasary by neměly být tak jasné jako J043. Rozhodli se dál kopat, pomocí Hubbleova pozorování objektu. To, co našli, najednou dávalo smysl: slabý nátěr galaxie extrémně blízké poloze J043. Gravitace této zasahující galaxie ohýbá světlo z J043 na cestě k nám, proces nazývaný gravitační čočka . To může mít několik účinků na světlo kvasaru, včetně jeho rozdělení na více obrázků a zvětšení jeho jasu.
Díky tomu je J043 pro astronomy velmi důležitá. Je to zdaleka nejjasnější objekt, jaký kdy byl v této vzdálenosti spatřen, což usnadňuje pozorování (i když to v žádném případě není snadné; na obloze je stále dost slabý). Není příliš dobře pochopeno, jak předměty, které mohou mít mladí, tak masivní černé díry; trvá to, než se stanou obrovskými, a hypotéz o tom, jak se to může stát, je mnoho.
Také světlo, které vidíme z J043, bylo vyzařováno ve zvláštní době v životě mladého vesmíru, v období zvaném reionizace . Tehdy se takové galaxie zapnuly a znovu zahřály kosmický plyn, který chladil od Velkého třesku. Je těžké tuto dobu v kosmické historii pozorovat a J043 nám doslova osvětluje cestu. To je pro kosmology obrovská výhoda.
Umělecká díla kvasaru, galaxie s materiálem vířícím kolem centrální masivní černé díry a tryskající dvojité paprsky hmoty a energie. Kredit: ESA/Hubble, NASA, M. Kornmesser
Skutečnost, že vůbec existuje, také znamená, že může být více podobných objektů, které čekají na nalezení. To jsou dobré zprávy. Za prvé, vyřeší záhadu, proč je nevidíme (jsou tam venku, ale jejich barvy nás zmátly), a také to znamená, že jakmile je začneme hledat, budeme schopni prozkoumat daleký vesmír efektivněji. Pomohou větší teleskopy, jako James Webb (doufáme, že bude spuštěno v roce 2020), stejně jako menší dalekohledy, které pozorují různé druhy světla.
Když jsem byl dítě a četl knihy o kvazarech, byla to ta nejvzdálenější 3C273 , pár miliard světelných let daleko. Byl to nejvzdálenější známý předmět. Nyní víme o tisících kvasarů, přičemž 150 z nich je vzdáleno více než 12 miliard světelných let.
Stále jich lze najít tolik, včetně těch, které jsou možná ještě vzdálenější a jasnější než J043. Když je najdeme, naše znalosti o mladém vesmíru ještě porostou.
* Viděl jsem, že některé zdroje uvádějí číslo 600 bilionů, ale to neodpovídá zvětšení objektivem, díky kterému vypadá jasněji, než je.
