Astronomowie dostrzegli najjaśniejszy znany obiekt we wszechświecie, który przez lata ukrywał się dosłownie “na widoku”. Jak to możliwe, że tak długo pozostał niezauważony, no i przede wszystkim czym jest?
W dziedzinie astronomii, odkrycia często przekraczają granice naszej wyobraźni, oferując całkowicie nowe perspektywy na rozumienie wszechświata. Jednym z najbardziej fascynujących odkryć ostatnich lat jest identyfikacja najjaśniejszego obiektu jaki udało się do tej pory zaobserwować. Mowa tu o kwazarze J0529-4351, który okazał się być zasilanym przez pobliską supermasywną czarną dziurę o rekordowym tempie wzrostu. To odkrycie, opublikowane w czasopiśmie naukowym Nature Astronomy, wywołało nie lada sensację w środowisku naukowym, zważywszy na to, że przez dekady ukrywał się przed naukowcami pod przykrywką bycia zwykłą gwiazdą.
Najnowsze filmy
Kwazar, z języka angielskiego quasi-stellar radio source to dosłownie gwiazdopodobny obiekt emitujący fale radiowe. Jest to zwarte źródło ciągłego, niezwykle silnego promieniowania elektromagnetycznego. Z pozoru wygląda jak gwiazda, jednak w rzeczywistości są to aktywne galaktyki, zawierające supermasywną czarną dziurę karmiącą się materią.
Podczas gdy pochłania ona opadającą materię, powstaje wokół niej otoczka z rozgrzanego gazu. Skutkuje to wyemitowaniem potężnego promieniowania tworzącego kwazar. Siła promieniowania z otoczenia czarnej dziury napędza wiatry, które wypychają materię z centralnych obszarów galaktyki. Powstają wówczas wyjątkowo silne odpływy, dochodzące do prędkości sięgających nawet kilku procent prędkości światła. Dlatego też kwazarom towarzyszy bardzo często zjawisko dżetów czyli wystrzeliwanych z okolic biegunów wiązek rozpędzonej materii.
Kiedy astronomowie zobaczyli kwazar J0529-4351 za pomocą Bardzo Dużego Teleskopu Europejskiego Obserwatorium Południowego, odkryli, że pochodzi jeszcze z początków istnienia wszechświata, z czasów gdy nie istniał jeszcze układ słoneczny, a światło z tego kwazara potrzebowało ponad dwunastu miliardów lat, by dotrzeć do Ziemi. Z kolei supermasywna czarna dziura napędzająca kwazar, ma według szacunków masę około siedemastu miliardów Słońc i dziennie pochłania materię o masie wynoszącej równowartość jednej masy Słońca.
Jak stwierdził główny autor badań Christian Wolf, profesor nadzwyczajny w Kolegium Nauk Australian National University w skrócie ANU – ogromna ilość pochłanianej materii i prędkość z jaką to się dzieje przekłada się na równie duże wydzielanie ciepła i światła. Zawrotne tempo akrecji powoduje, że kwazar jest obecnie najjaśniejszym znanym obiektem we wszechświecie, a jego światło jest aż pięćset miliardów razy silniejsze niż to emitowane przez naszą gwiazdę. Różnica jest więc ogromna, wręcz niewyobrażalna.
Astronomowie z całego świata bardzo chętnie badają tak ekstremalne obiekty, obecnie mają do pomocy naprawdę pokaźny arsenał nowych instrumentów i obserwatoriów, a w niedługiej przyszłości zyskają ich jeszcze więcej. Czemu to takie ważne? Mogłoby się wydawać, że tak odległe obiekty, nie są zbyt ciekawe z naszej perspektywy, warto jednak pamiętać, że dzięki badaniom takich obiektów szukamy odpowiedzi na kluczowe pytania dotyczące wczesnych dni wszechświata, formowania się pierwszych galaktyk oraz ich ewolucji. A to wszystko ma ogromny wpływ na to, jak wszechświat wygląda dziś i jak będzie wyglądać w przyszłości. Czarne dziury to potężne źródła mocy, ale równocześnie nieocenione źródła wiedzy.
Oślepiający blask kwazara spowodowany jest dyskiem akrecyjnym czarnej dziury, czyli pierścieniem wokół czarnej dziury, gdzie materia gromadzi się wokół horyzontu zdarzeń. Jak stwierdził współautor badania Samuel Lai, doktorant w Kolegium Nauk Australian National University – średnica odkrytego dysku akrecyjnego w tym przypadku wynosi około siedmiu lat świetlnych i jest to największy znany dysk akrecyjny w historii obserwacji. Najnowsze odkrycie bije więc kilka rekordów za jednym zamachem.
Jak więc możliwe jest, że tak jasny obiekt pozostał niezauważony aż do teraz? W końcu znamy już przecież około milion kwazarów, a żaden z nich nie jest tak imponujący jak J0529-4351. Kolejny ze współautorów – Christopher Onken zauważył, że obiekt pojawił się już na zdjęciach pochodzących z Przeglądu Południowego Nieba ESO datowanych na rok tysiąc dziewięćset osiemdziesiąty, ale nie został wówczas rozpoznany jako kwazar.
Ich poszukiwanie wymaga bardzo precyzyjnych danych obserwacyjnych z dużych obszarów nieba. Wynikające z tego zbiory danych są tak ogromne, że badacze często używają modeli uczenia maszynowego do ich analizy i odróżniania kwazarów od innych obiektów. W latach osiemdziesiątych nie było więc szans na wykorzystanie takiej technologii. Niestety nawet obecnie te modele wciąż nie są idealne, ponieważ szkolone są na istniejących już danych, jeśli jakiś obiekt jest jaśniejszy niż jakikolwiek inny obserwowany wcześniej, program może z dużym prawdopodobieństwem go odrzucić i zaklasyfikować zamiast tego jako gwiazdę niezbyt odległą od Ziemi.
I tak właśnie było w tym przypadku, automatyczna analiza danych z satelity Gaia Europejskiej Agencji Kosmicznej przeszła obok J0529-4351, uznając go za zbyt jasny, by być kwazarem, sugerując, że to gwiazda. Badacze mieli jednak pewne wątpliwości i ostatecznie zidentyfikowali go jako odległy kwazar w zeszłym roku, używając obserwacji z dwustu trzydziestu centymetrowego teleskopu ANU w Obserwatorium Siding Spring w Australii. Odkrycie, że był to najjaśniejszy kwazar jaki kiedykolwiek zaobserwowano wymagało oczywiście dodatkowego potwierdzenia większego teleskopu i pomiarów z bardziej precyzyjnego instrumentu. Kluczowe dane w tym przypadku dostarczył spektrograf X-shooter będący na wyposażeniu należącego do ESO Bardzo Dużego Teleskopu na pustyni Atacama w Chile.
Patronite
Zostań Patronem Astrofazy! Pomóż rozwijać projekt i zyskaj dostęp do bonusowych treści!Wolf powiedział, że nie jest pewien, czy rekordy ustanowione przez J0529-4351 kiedykolwiek zostaną pobite. Co prawda, inny zespół naukowców zgłosił, że Kosmiczny Teleskop Hubble’a dostrzegł kwazar jasny jak sześćset miliardów słońc w dwa tysiące dziewiętnastym roku, jednak okazało się, że jasność obiektu została wzmocniona przez soczewkowanie grawitacyjne.
Odkrycie naukowców z Australii podkreśla znaczenie postępu technologicznego w astronomii, a także rosnącą rolę sztucznej inteligencji i uczenia maszynowego w przeszukiwaniu ogromnych zbiorów danych astronomicznych.
Technologia teleskopów, takich jak Bardzo Duży Teleskop Europejskiego Obserwatorium Południowego, odgrywa kluczową rolę w pozyskiwaniu obrazów i danych o wysokiej jakości z najdalszych zakątków kosmosu. Jednakże, to zaawansowane algorytmy przetwarzania danych umożliwiają filtrację i analizę informacji, aby wyłonić z nich te najbardziej znaczące odkrycia. W przypadku kwazara J0529-4351, początkowa niezdolność do odróżnienia go od zwykłej gwiazdy była wynikiem ograniczeń wczesnych metod analizy danych. Dopiero zastosowanie nowoczesnych technologii ponowną interpretację danych i odkrycie prawdziwej natury tego obiektu.
AI rozwija się w niesamowitym tempie i zaczyna być coraz wykorzystywana w przeróżnych sytuacjach. Jaka będzie jej rola w astronomii w przyszłości?
CIężko przewidzieć w jakim kierunku to wszystko pójdzie, ale jednym z ciekawszych przykładów może być poszukiwanie i monitorowanie asteroid, które mogą stanowić zagrożenie dla Ziemi. Takie systemy oparte o AI będą przetwarzać i analizować dane z różnych źródeł obserwacyjnych, szybko identyfikując obiekty zbliżające się do naszej planety. Dzięki temu możliwe będzie wczesne wykrywanie potencjalnych zagrożeń i podjęcie odpowiednich działań.
Na koniec jeszcze kilka słów o samych kwazarach. Początek badań nad kwazarami datuje się na rok tysiąc dziewięćset sześćdziesiąty trzeci, kiedy to astronom Maarten Schmidt zidentyfikował źródło radiowe 3C 273 jako odległy obiekt astronomiczny o niezwykle wysokiej jasności. To odkrycie było rewolucyjne, ponieważ po raz pierwszy naukowcy zetknęli się z obiektem, którego charakterystyki nie pasowały do żadnej znanej wówczas klasy astronomicznej. Wyróżniał się nie tylko swoją olśniewającą jasnością, ale także wysokimi prędkościami otaczającej go materii. Te wczesne obserwacje otworzyły nowy rozdział w astronomii.
Wraz z postępem technologicznym, metody detekcji i obserwacji kwazarów uległy znacznej ewolucji. Początkowo kwazary były identyfikowane głównie za pomocą ich emisji radiowej oraz szczególnych cech spektralnych. Z czasem, dzięki rozwojowi teleskopów optycznych, astronomowie uzyskali zdolność do spojrzenia w odleglejsze rejony kosmosu, odkrywając tym samym coraz więcej kwazarów.
Wprowadzenie teleskopów kosmicznych, takich jak Hubble, Chandra, czy Spitzer, umożliwiło obserwacje w zakresach niewidocznego dla ludzkiego oka, takich jak ultrafiolet, rentgen czy podczerwień. To z kolei pozwoliło na lepsze zrozumienie fizycznych procesów zachodzących wewnątrz kwazarów, w tym mechanizmów akrecji materii przez supermasywne czarne dziury.
Naukowcy opracowali modele tłumaczące, jak supermasywne czarne dziury w centrach kwazarów są w stanie akumulować materię w takich ilościach, że prowadzi to do emisji ogromnych ilości energii. Teorie te dotyczą również dysków akrecyjnych, silnych pól magnetycznych i dżetów. Ta wiedza cały czas ewoluuje, dzięki czemu udało się stworzyć bardziej spójny obraz ewolucji kwazarów w kontekście ogólnej historii wszechświata. Odkrycie kwazara J0529-4351 stanowi kolejny kamień milowy, pokazuje nam jak daleko zaszliśmy od pierwszych obserwacji tych obiektów, i jak wiele jeszcze przed nami.
