Astronomové objevili 53 nových kvazarů poháněných supermasivními černými dírami, které vyzařují paprsky hmoty blížící se rychlosti světla, přičemž některé z nich sahají až do vzdálenosti 7,2 milionu světelných let, což je přibližně 50krát šířka Mléčné dráhy.
Tato monstrózní tělesa, známá jako Obří rádiové kvazary, jsou součástí souboru 369 rádiových kvazarů, které nedávno objevili indičtí astronomové na základě dat shromážděných Giant Meterwave Radio Telescope (GMRT), což je pole 30 parabolických antén nacházejících se poblíž Pune v Indii, v rámci TIFR GMRT Sky Survey (TGSS). TGSS pokryl přibližně 90 % nebeské sféry nad Zemí, přičemž široké pokrytí a vysoká citlivost dalekohledu činí z něj ideální nástroj pro zachycení vzdálených gigantických radiových struktur jako jsou Obří rádiové kvazary.
„Velikosti těchto rádiových paprsků nelze srovnávat s naší sluneční soustavou nebo dokonce s naší galaxií,“ uvedl člen týmu Souvik Manik, výzkumník z Midnapore City College, v e-mailovém prohlášení. „Mluvíme o 20 až 50 průměrech Mléčné dráhy umístěných vedle sebe.“
Ačkoliv se má za to, že supermasivní černé díry o hmotnostech od milionů do miliardkrát převyšujících hmotnost slunce se nacházejí v jádrech všech velkých galaxií, ne všechny tyto kosmické titány pohánějí jasné centrální oblasti nazývané Aktivní galaktické jádra (AGN) nebo jsou vnímány jako „kvazary“, což jsou extrémně mocné galaktické jádra.
Aby se černá díra stala kvazarem, musí být obklopena bohatstvím plynu a prachu, které může spotřebovávat. Tento materiál se víří kolem supermasivních černých děr ve zploštělých oblačných strukturách nazývaných akreční disky. Obrovský gravitační vliv supermasivních černých děr vytváří mocné přílivové síly v akrečních discích, zahřívající tento materiál, což způsobuje, že jasně vyzařuje záření v celém elektromagnetickém spektru.
Nicméně černé díry jsou notoricky nepřehlední „žíznivci“ a ne veškerý materiál v akrečních discích je k nim dodáván. Silná magnetická pole kanalizují vysoce ionizovaný plyn, nebo plazmu, k pólům supermasivní černé díry, kde je zrychlován na téměř světelnou rychlost a vyfukován v opačných směrech jako mocné dvojité paprsky. Postupem času, jak se dostávají do vzdáleností mnoha světelných let od svého zdroje, se tyto paprsky mohou rozšiřovat do širokých plamenů nebo „laloků“, které se rozletí daleko nad a pod rovinou galaxie, ze které vycházejí. Paprsky a laloky jsou provázeny silnými emisemi rádiových vln.
„Jejich obrovské rádiové paprsky činí tyto kvazary cennými pro pochopení jak pozdních fází jejich vývoje, tak mezigalaktického prostředí, v němž se rozšiřují, tedy řídkého plynu, který vymezuje jejich rádiové laloky miliony světelných let od centrální černé díry,“ uvedl vedoucí týmu Sabyasachi Pal, astronom z Midnapore City College. „Najít takové giganty však není snadné.“ Výzkumník vysvětlil, že slabý „most“ emisí, který spojuje dva laloky, často klesá pod detekční limity, což způsobuje, že celková struktura vypadá rozbitá nebo neúplná.
„Rádiové průzkumy nízkých frekvencí jsou obzvláště účinné při identifikaci těchto systémů, protože zastaralé synchtrotronové plazma v lalocích vyzařuje silněji při nižších rádiových frekvencích než při vyšších,“ dodal Pal.
Tým si všiml zajímavého trendu ohledně Obřích rádiových kvazarů a prostředí, ve kterém se nacházejí, a zjistil, že přibližně 14 % těchto monstrózních objektů se nachází v galaktických seskupeních a klustrech poblíž kozmicých filament plynu, prachu a temné hmoty, kde se galaxie shromažďují a rostou.
„Zdá se, že prostředí hraje významnou roli v určování toho, jak se tyto rádiové paprsky vyvíjejí,“ uvedl člen týmu Netai Bhukta z univerzity Sidho Kanho Birsha v Lagdě, Indie, ve svém prohlášení. „V hustších oblastech mohou být paprsky zpomaleny, ohýbány nebo narušovány okolním plynem, zatímco v prázdnějších oblastech mohou volně růst přes mezigalaktické prostředí.“
Ačkoli většina kvazarů má dvojité paprsky, vědci si všimli, že tyto paprsky jsou často nerovnoměrné co do délky nebo jasnosti, což se nazývá asymetrie rádiových paprsků. „Tato asymetrie nám říká, že tyto paprsky bojují proti nerovnoměrnému kosmickému prostředí,“ uvedl člen týmu Sushanta K. Mondal, také z univerzity Sidho Kanho Birsha. „Na jedné straně může paprsek narazit do hustších oblaků mezigalaktického plynu, což zpomaluje jeho růst, zatímco na druhé straně se volně rozšiřuje v řídkém prostředí.“
Podle zjištění týmu to vypadá, že obří kvazary ve větších vzdálenostech vykazují větší asymetrii paprsků ve srovnání s těmi, které jsou blíže k Mléčné dráze. To může být způsobeno tím, že čím dál jsou tyto kvazary, tím dále v čase je vidíme, a raný vesmír byl mnohem chaotičtější a plný hustšího plynu, který zkresloval dráhy těchto paprsků.
Výzkum týmu byl publikován 13. listopadu v časopise The Astrophysical Journal Supplement Series Americké astronomické společnosti.
Robert Lea je vědecký novinář ve Velké Británii, jehož články byly publikovány v časopisech Physics World, New Scientist, Astronomy Magazine, All About Space, Newsweek a ZME Science. Píše také o vědecké komunikaci pro Elsevier a Evropský časopis fyziky. Rob má bakalářský titul v oboru fyzika a astronomie z Open University v Británii. Sledujte ho na Twitteru @sciencef1rst.
