Астрономи-любителі можуть спостерігати надзвичайний небесний об’єкт, відомий як 3C 273, найвіддаленішу ціль, видиму через стандартний телескоп у дворі. Сяючи світлом трильйонів сонць, 3C 273 знаходиться на відстані більше двох мільярдів світлових років. Сьогодні ми визнаємо це блискучим ядром активної галактики, живленою надмасивною чорною дірою, яка споживає величезну кількість матеріалу.
Однак у 1963 році 3C 273 був загадкою. Астроном Мартен Шмідт дослідив його після того, як помітив його потужне радіовипромінювання. Через найдосконаліший телескоп того часу він нагадував зірку, але її світло демонструвало дивні характеристики. Розширення Всесвіту розтягнуло його світло на червоні хвилі, явище, яке називається космологічним червоним зміщенням. Це поставило 3C 273 на приголомшливі 2,5 мільярди світлових років від нас — надто далеко для звичайної зірки. Відкриття Шмідта започаткувало новий клас об’єктів: квазари, або квазізоряні об’єкти. Їх величезна яскравість і вихід енергії були несхожі ні на що раніше, що кидало виклик нашому розумінню космосу.
Десятиліттями раніше, у 1929 році, астрофізик сер Джеймс Джинс висунув теорію про те, що яскраві центри галактик можуть діяти як «білі діри», направляючи матерію в наш Всесвіт з іншого виміру. Однак тепер ми знаємо, що реальність є протилежною. Квазари живляться від надмасивних чорних дір, які жадібно поглинають навколишній матеріал. Вони є частиною ширшої групи активних галактичних ядер і важливі для розуміння формування та еволюції галактик.
Нещодавні спостереження за допомогою космічного телескопа Хаббла дали нові знання про квазари. Чітке зображення Хаббла зафіксувало незвичайні структури в радіусі 16 000 світлових років від чорної діри 3C 273, включаючи нитки, пелюстки та загадкове L-подібне утворення. Деякі з них можуть бути залишками невеликих супутникових галактик, що впали в чорну діру, яка має масу майже 900 мільйонів сонць. З принаймні одним мільйоном квазарів, розкиданих по небу, ці блискучі об’єкти залишаються життєво важливою сферою дослідження. Все почалося з 3C 273, першого відкритого квазара , який відкрив шлях до розуміння найенергетичніших явищ Всесвіту.
Хаббл НАСА вивчив квазар найближчим часом
Астрономи використали надзвичайні можливості космічного телескопа NASA Hubble, щоб безпрецедентно зазирнути в серце квазара, сяючого галактичного центру, який живиться надмасивною чорною дірою, яка поглинає навколишній матеріал.
Ці нові спостереження Хаббла розкривають інтригуючі та несподівані особливості навколо квазара. Бін Рен з Обсерваторії Лазурного берега та Університету Лазурного берега в Ніцці, Франція, описав знахідки як «дивні», зазначивши відкриття кількох крапель різного розміру та своєрідної L-подібної ниткоподібної структури. Усі ці елементи розташовані в межах 16 000 світлових років від чорної діри, що дає змогу свіжо поглянути на хаотичне середовище, що оточує ці енергетичні космічні явища.
Уявлення про склад і діяльність квазарів
Деякі з об’єктів можуть бути невеликими галактиками-супутниками навколо чорної діри, і тому вони можуть пропонувати матеріали, які накопичуватимуться на центральній надмасивній чорній дірі, живлячи яскравий маяк. «Завдяки спостережній потужності Хаббла ми відкриваємо новий шлях до розуміння квазарів», — сказав Рен. «Мої колеги в захваті, тому що вони ніколи раніше не бачили стільки деталей».
Квазари виглядають як зірки як точкові джерела світла в небі (звідси назва квазізоряного об’єкта). Квазар у новому дослідженні, 3C 273, був ідентифікований у 1963 році астрономом Мартеном Шмідтом як перший квазар. На відстані 2,5 мільярда світлових років вона була занадто далекою для зірки. Мабуть, вона була більш енергійною, ніж можна було собі уявити, зі світністю в 10 разів яскравішою за яскравість найяскравіших гігантських еліптичних галактик. Це відкрило двері для несподіваної нової головоломки в космології: що забезпечує це величезне виробництво енергії? Ймовірним винуватцем був матеріал, що накопичується на чорній дірі.
Історичний контекст і технічний прогрес
У 1994 році новий чіткий огляд Хаббла показав, що середовище навколо квазарів набагато складніше, ніж передбачалося спочатку. Зображення свідчать про галактичні зіткнення та злиття квазарів і галактик-супутників, де сміття каскадом падає на надмасивні чорні діри. Це знову запалює гігантські чорні діри, які рухають квазари.
Для Хаббла дивитися на квазар 3C 273 — це все одно, що дивитися прямо в сліпучу фару автомобіля і намагатися побачити мураху, що повзає по ободу навколо нього. Квазар виливає в тисячі разів всю енергію зірок у галактиці. Один із найближчих до Землі квазарів, 3C 273, знаходиться на відстані 2,5 мільярда світлових років. (Якби він був дуже близько, за кілька десятків світлових років від Землі, він виглядав би таким же яскравим, як Сонце на небі!)
Інструмент STIS Хаббла може служити коронографом для блокування світла від центральних джерел, подібно до того, як Місяць блокує відблиски Сонця під час повного сонячного затемнення. Астрономи використовували STIS, щоб розкрити пилові диски навколо зірок, щоб зрозуміти формування планетних систем, і тепер вони можуть використовувати STIS, щоб краще зрозуміти галактики-господарі квазарів. Коронограф Hubble дозволив астрономам дивитися на чорну діру у вісім разів ближче, ніж будь-коли раніше.
Досягнення в отриманні зображень квазарів і перспективи на майбутнє
Вчені отримали рідкісне уявлення про позагалактичний струмінь квазара довжиною 300 000 світлових років, що палає в космосі зі швидкістю майже світла. Порівнюючи дані коронографії STIS з архівними зображеннями STIS з інтервалом у 22 роки, команда під керівництвом Рена дійшла висновку, що реактивний літак рухається швидше, коли він знаходиться далі від чорної діри-монстра.
«Завдяки тонким просторовим структурам і реактивному руху Хаббл подолав розрив між маломасштабною радіоінтерферометрією та великомасштабними спостереженнями оптичних зображень, і таким чином ми можемо зробити спостережний крок до більш повного розуміння морфології квазара. Наш попередній погляд був дуже обмеженим, але Хаббл дозволяє нам детально зрозуміти складну морфологію квазара та галактичні взаємодії. У майбутньому подальше вивчення 3C 273 в інфрачервоному світлі за допомогою космічного телескопа Джеймса Вебба може дати нам більше підказок», — сказав Рен.
По небу розкидано щонайменше 1 мільйон квазарів. Вони є корисними фоновими «прожекторами» для різноманітних астрономічних спостережень. Квазари були найбільш поширеними приблизно через 3 мільярди років після Великого вибуху, коли зіткнення галактик були більш поширеними.
Космічний телескоп Хаббла вже понад три десятиліття є наріжним каменем астрономічних відкриттів, революціонізувавши наше розуміння Всесвіту. Спільний проект між NASA та Європейським космічним агентством (ESA), Хаббл обертається навколо Землі, роблячи приголомшливі зображення та дані, які поглибили наші знання про космічні явища, від далеких галактик до чорних дір.
