Jak zmieścić galaktykę w Układzie Słonecznym?

Ha! Oto jest pytanie. Rzecz nie do wyobrażenia, dlatego sformułuję to inaczej. Czy jest możliwe, aby obiekt wielkości naszego Układu Słonecznego emitował tyle promieniowania co cała galaktyka? Już odpowiadam - jest możliwe. Co więcej, są obiekty, które emitują 100 tysięcy razy więcej promieniowania niż nasza Droga Mleczna (zawierająca 100 miliardów gwiazd), a ich wielkość waha się między rozmiarami naszego Układu Słonecznego a szerokością rzędu kilku tygodni świetlnych. W skali Wszechświata to prawdziwe mikrusy, coś w rodzaju kosmicznych bakterii. O czym mowa? O kwazarach, ale zacznijmy od początku.
Sama nazwa kwazar (quasar) jest skrótem od angielskich wyrazów quasi-stellar radio source, czyli gwiazdopodobne źródło promieniowania radiowego. Przez długi czas uważano kwazary za normalne, niczym nieróżniące się od innych gwiazdy naszej galaktyki. Teleskop skierowany na taki obiekt zawsze pokazywał go jako punkt, a nie plamkę, mgiełkę czy coś innego, dlatego nikomu nie przyszło do głowy zakładać, że patrzy na coś zupełnie odmiennego niż gwiazda.
Schody zaczęły się w momencie, zabrano się za niepozorny obiekt widoczny w konstelacji Panny i postanowiono zbadać widmo tej pseudogwiazdki. Okazało się, że nie tylko produkuje ona gigantyczne ilości promieniowania w różnym zakresie, w tym radiowego (większe niż cała galaktyka razem wzięta), ale dodatkowo jej widmo jest bardzo przesunięte ku czerwieni. Co to znaczy? A to, że taki obiekt oddala się od nas w zastraszającym tempie rzędu 15% prędkości światła. To z kolei oznacza, że obiekt w Pannie znajdował się bardzo daleko, bo jego prędkość zgodnie z prawem Keplera wzrasta wprost proporcjonalnie do jego odległości. Okazało się, że pierwszy odkryty kwazar oznaczony jako 3C273 znajduje się w odległości 2 miliardów lat światlnych od Ziemi, a jest to jedno z najbliższych tego typu ciał niebieskich. Od najdalszego światło potrzebuje 14 miliardów lat, aby do nas dotrzeć.

kwazar
Oto jak pozory mylą. Na zdjęciu widać "porządną" galaktykę NGC 4319 z małym "towarzyszem". Tymczasem większy obiekt położony jest w odległości 80 mln lat świetlnych od nas, zaś mniejszy to kwazar, od którego światło biegnie ponad miliard lat. Źródło

Kwazary leżą zatem na kompletnych peryferiach Wszechświata. Dalej za nimi nie ma już nic. No cóż, ktoś musi być ostatni.
Zaraz, zaraz, ale przecież według najnowszych badań Wszechświat powstał niecałe 15 miliardów lat temu! Skoro zatem światło, które obserwujemy teraz, leciało do nas z najodleglejszego kwazara 14 miliardów lat, znaczy to, że kwazary są najstarszymi obiektami w przestrzeni kosmicznej i mogą nam wiele powiedzieć o jej początkach, bo promieniowanie, które obserwujemy teraz, powstało 14 miliardów lat temu.

kwazar
Maluteńka czerwona kropka w centrum zdjęcia to najdalszy znany nam kwazar. Źródło

Na kolejny problem uczeni natrafili, gdy przyszło do oszacowania wielkości tego kosmicznego dziwadła. Kwazary wykazują zmiany promieniowania w cyklach trwających od kilku godzin do kilku tygodni. Ponieważ zaś obiekt nie może się zmienić szybciej niż czas potrzebny światłu na dotarcie z jego centrum do krańców, to oznacza, że najmniejsze kwazary są mniejsze niż nasz Układ Słoneczny, a największe są kilkadziesiąt razy mniejsze niż nasza Galaktyka. Pojawiło się pytanie: co sprawia, że takie małe coś może emitować energię większą niż niejedna "porządna" galaktyka?
Za wszystkim stoi supermasywna czarna dziura (o masie miliardów Słońc), która "pożera" otaczającą ją materię. "Wysysana" materia zbliża się do czarnej dziury ruchem kołowym, tworząc dysk akrecyjny. Coraz bardziej się rozpędza, a zatem i rozgrzewa. Zanim zginie marnie, emituje potężne ilości energii. Żeby wysłać w kosmos tyle promieniowania, ile obserwujemy, czarna dziura wewnątrz kwazaru musi rocznie pochłaniać materię o masie kilku Słońc. To potwornie dużo.

kwazar
Kwazar z czarną dziurą w jądrze, której masa przekracza 100 miliardów mas Słońca! Obiekt leży w odległości prawie 13 miliardów lat świetlnych od nas. Źródło

Kiedy zaczęto bliżej się kwazarom przyglądać, okazało się, że stanowią po prostu jądra odległych galaktyk. Niezmiernie silne promieniowanie jądra uniemożliwiało zaobserwowanie całej reszty, dlatego długi czas wydawało się, że kwazar jest punktowym źródłem światła. Dopiero zastosowanie metody obserwacyjnej polegającej na "zasłonięciu" jądra pozwoliło dostrzec strukturę galaktyki.
Podsumujmy: kwazary są najdalszymi znanymi i najstarszymi obiektami we Wszechświecie. To galaktyki o niezmiernie aktywnym jądrze, emitującym potężne ilości energii za sprawą supermasywnej czarnej dziury w jego wnętrzu, która jądro do tej emisji zmusza. Czarna dziura w jądrze galaktyki to żaden ewenement. Nasza Droga Mleczna również ją posiada, ale promieniowanie powodowane przez opadającą na nią materię jest bez porównania mniejsze. Gdyby było inaczej, życie na Ziemi nie miałoby żadnych szans powstania.

0 komentarze :

Prześlij komentarz