Међународна група астронома открила је снажне доказе који сугеришу да материјал који окружује супермасивне црне рупе није остао исти током историје универзума. Налази указују да су се структура и понашање ове материје можда променили током милијарди година.
Предвођена истраживачима из Националне опсерваторије Атине, студија је објављена у Месечна обавештења Краљевског астрономског друштва. Ако се потврде, резултати би довели у питање основну идеју у астрономији која је водила истраживања скоро 50 година.
Шта чини квазаре тако светлим
Квазари, први пут идентификовани 1960-их, спадају међу најсјајније познате објекте. Они сијају тако интензивно јер их покрећу супермасивне црне рупе које увлаче околну материју. Како се овај материјал спирално врти према унутра под огромном гравитацијом, он формира ротирајућу структуру у облику диска пре него што падне у црну рупу.
Трење унутар овог диска загрева материју до екстремних температура. Као резултат тога, може да емитује 100 до 1.000 пута више светлости од целе галаксије која се састоји од око 100 милијарди звезда. Ова огромна светлост омогућава квазарима да надмаше своје галаксије домаћина и чини их видљивим телескопима на огромним космичким удаљеностима.
Од ултраљубичастог светла до моћних рендгенских зрака
Светлећи диск око црне рупе производи огромне количине ултраљубичастог светла. Научници верују да ово светло игра кључну улогу у генерисању још енергичнијих рендгенских зрака које емитују квазари. Како ултраљубичасти зраци путују ка споља, они пролазе кроз облаке честица са високом енергијом које се налазе веома близу црне рупе, региона познатог као „корона“.
Када ултраљубичаста светлост ступи у интеракцију са овим честицама, она добија енергију и претвара се у интензивно рендгенско зрачење. Ове рендгенске зраке затим могу открити свемирске опсерваторије.
Дуготрајна космичка веза под знаком питања
Пошто обе врсте светлости потичу у близини исте црне рупе, астрономи одавно знају да су ултраљубичасте и рендгенске емисије из квазара блиско повезане. Типично, светлије ултраљубичасто светло иде руку под руку са јачим излазом рендгенских зрака. Овај однос, идентификован пре скоро пет деценија, понудио је критичне трагове о физичким условима у близини супермасивних црних рупа.
Нова студија доводи у питање претпоставку да је ова веза универзална. Та претпоставка сугерише да је структура материје око црних рупа у суштини иста свуда иу сваком тренутку у универзуму.
Уместо тога, истраживачи су открили да када је универзум био млађи (око половине садашње старости), однос између ултраљубичастог и рендгенског светла изгледао је приметно другачије од онога што астрономи данас виде у оближњим квазарима. Ово указује на промене у начину интеракције акреционог диска и короне током отприлике последњих 6,5 милијарди година.
„Потврђивање не-универзалне рендгенске и ултраљубичасте везе са космичким временом је прилично изненађујуће и доводи у питање наше разумевање како супермасивне црне рупе расту и зраче“, рекао је др Антонис Георгакакис, један од аутора студије.
„Тестирали смо резултат користећи различите приступе, али изгледа да је упоран.“
Како су истраживачи дошли до открића
Да би дошао до својих закључака, тим је комбиновао свеже рендгенске опсервације са рендгенског телескопа еРОСИТА са архивским подацима из КСММ-Невтон рендгенске опсерваторије Европске свемирске агенције. Заједно, ови скупови података омогућили су научницима да анализирају рендгенске и ултраљубичасте емисије изузетно великог узорка квазара.
Широка и доследна покривеност неба коју је обезбедила еРОСИТА показала се посебно важном. То је омогућило тиму да испита популације квазара у обиму који раније није био могућ.
Зашто су налази важни за космологију
Идеја да је однос ултраљубичастих и рендгенских зрака у квазарима универзалан лежи у основи неких метода које користе квазаре као (стандардне свеће) за мапирање облика универзума и проучавање тамне материје и тамне енергије. Нови резултати сугеришу да научници морају бити опрезни, јер претпоставка о непроменљивом окружењу црне рупе током космичког времена можда неће бити валидна.
„Кључни напредак овде је методолошки“, рекла је постдокторска истраживачица Мариа Цхира из Националне опсерваторије Атине, која је водила студију.
„ЕРОСИТА истраживање је огромно, али релативно плитко – многи квазари се детектују са само неколико рендгенских фотона. Комбиновањем ових података у робустан Бајесов статистички оквир, могли бисмо да откријемо суптилне трендове који би иначе остали скривени.“
Шта следи
Предстојећа еРОСИТА скенирања целог неба ће омогућити астрономима да посматрају још слабије и удаљеније квазаре. Комбинујући ова будућа запажања са рендгенским и вишеталасним истраживањима следеће генерације, истраживачи се надају да ће утврдити да ли примећене промене одражавају стварну физичку еволуцију или су под утицајем начина на који су подаци прикупљени.
Ови напори обећавају дубљи увид у то како супермасивне црне рупе напајају најсјајније објекте у свемиру и како се њихово понашање трансформисало током космичког времена.
