Badania kwazarów pozwalają lepiej poznać wczesne galaktyki

Międzynarodowa grupa naukowców przeprowadziła badania kwazarów, istniejących 12,9 mld lat temu. Odkrycie pokazało obecność dojrzałych galaktyk.

Badania kwazarów

.Naukowcy z Uniwersytetu Tokijskiego i innych ośrodków badawczych donoszą o zaskakującym odkryciu odnośnie galaktyk młodego wszechświata. Jak wyjaśniają, w centrum galaktyki często znajduje się supermasywna czarna dziura o masie od stu tysięcy do kilkuset miliardów mas Słońca. Gdy czarna dziura jasno świeci, emitując energię pochodzącą z materii wpadającej do jej wnętrza – nazywa się ją kwazarem. 

Kwazary pozwalają naukowcom m.in. identyfikować galaktyki na rozległym nocnym niebie.

Prowadzone dotąd obserwacje galaktyk znajdujących się blisko Ziemi wykazały silny związek pomiędzy masą galaktyki a jej centralną czarną dziurą, co wskazuje, że obie rosną równolegle i wzajemnie na siebie wpływają.

Nie jest jednak jasne, w jaki sposób kształtuje się ta relacja między obiektami, których rozmiary różnią się o rzędy wielkości. 

Jedynym sposobem, aby to jednoznacznie stwierdzić, jest badanie galaktyk bardzo odległych, z czasów, gdy wszechświat był jeszcze młody. 

Autorzy nowego badania, przedstawionego na łamach „Nature Astronomy” obserwowali kwazary istniejące 12,9 mld lat temu, odkryte wcześniej z pomocą Subaru Telescope.

Okazało się, że galaktyki macierzyste tych kwazarów już setki milionów lat wcześniej urosły do olbrzymich rozmiarów – około 40–60 miliardów mas Słońca – i w obserwowanym momencie znajdowały się w fazie, w której aktywność formowania gwiazd gwałtownie wygasała. 

Naukowcy twierdzą, że zmiana tych właściwości mogła zostać wywołana przez intensywne promieniowanie emitowane wcześniej przez centralne czarne dziury. Obserwowane obiekty należą do najbardziej odległych znanych tego typu galaktyk.

– Odkrycie tak dojrzałych galaktyk we Wszechświecie mniej niż miliard lat po Wielkim Wybuchu było całkowitym zaskoczeniem. Jeszcze bardziej niezwykłe jest to, że te ‘umierające’ galaktyki wciąż goszczą aktywne supermasywne czarne dziury – mówi jeden z naukowców, prof. Masafusa Onoue.

Wcześniejsze badania sugerowały, że aktywność tych masywnych czarnych dziur hamuje wzrost ich galaktyk macierzystych, przyspieszając przejście od formowania gwiazd do fazy wygaszenia.

Odkrycia międzynarodowego zespołu dostarczają więc dowodów na to, że aktywność supermasywnych czarnych dziur mogła odgrywać istotną rolę w procesie ewolucyjnym najwcześniejszych i najszybciej rosnących galaktyk we wczesnym wszechświecie. Nowe obserwacje uchwyciły ten proces w trakcie jego działania, dostarczając nowych wskazówek potrzebnych do zrozumienia złożonej historii wzrostu galaktyk i czarnych dziur we wczesnym wszechświecie – podkreślają badacze.

Z gwiazd powstaliśmy, w gwiazdy się obrócimy

.Członek Polskiego Towarzystwa Astronomicznego, Piotr KOŁACZEK-SZYMAŃSKI, na łamach „Wszystko co Najważniejsze” twierdzi, że: „Pod koniec swojego życia gwiazda wykonuje gwałtowne oscylacje. W skali setek lub tysięcy lat doznaje gwałtownych rozprężeń, staje się wyraźnie większa i chłodniejsza, a następnie się kurczy. Jej powierzchniowe obszary są przyciągane zbyt słabo i „odlatują” od niej. Rozpad następuje warstwowo. Trwa to przez tysiące lat. Jedyne, co pozostaje, to jądro, biały karzeł złożony z węgla i tlenu, otoczony przez gaz, który powstaje w procesie odpadania warstw”.

„Mniejsze gwiazdy kończą swój żywot na etapie spalania węgla i tlenu. Gwiazdy masywniejsze są tak ciężkie, że w pozostających z nich białych karłach dochodzi do takiego wzrostu temperatury, że nawet tlen i węgiel spalają się i przechodzą w kolejne pierwiastki. Gwiazda staje się czerwonym nadolbrzymem. Na samym końcu tego procesu, bezpośrednio przed eksplozją supernowej, w jej jądrze pojawia się żelazo. Od tego momentu gwiazda nie może generować więcej energii. Po raz kolejny dochodzi do stanu krytycznego w jej życiu – zaczyna się rozpadać”.

„W pewnym momencie w jądrze robi się tak gęsto, że nawet elektrony pełzające wokół atomów żelaza nie mogą już dłużej tego robić. Zaczyna się proces neutronizacji materii. Elektrony wnikają w jądro atomów i zamieniają protony w neutrony. Żelazo zostaje zniszczone – powstaje gwiazda neutronowa”.

„Jądro gwiazdy neutronowej kurczy się i jednocześnie staje się sprężyste. Odbija się od zewnętrznej materii gwiazdy jak piłka. Powoduje to powstanie dużej fali uderzeniowej. Napór materii z zewnątrz jest tak duży, że powoduje zatrzymanie fali uderzeniowej w miejscu, w wyniku czego gwiazda zaczyna się niebywale rozgrzewać. Wskutek tego wybuchowego, deflagracyjnego spalania się powstaje duża część układu okresowego pierwiastków. Materia po śmierci gwiazdy, składająca się z pierwiastków ciężkich, może zasilić nowo powstające gwiazdy i planety”.

„Pierwiastki, z których się składamy, na przykład węgiel, azot i tlen, powstają dzięki śmierci mało masywnych gwiazd, jak nasze Słońce. W wyniku eksplozji supernowej powstaje tlen. Nasze ukochane złoto i srebro są efektem procesu jeszcze rzadszego – „zlania się” dwóch gwiazd neutronowych. Każdy atom węgla, tlenu i azotu w naszym ciele – kiedyś był obecny we wnętrzu gwiazdy. Bez nich nie moglibyśmy zaistnieć. Nasze życie powstało za sprawą gwiazd” – pisze Piotr KOŁACZEK-SZYMAŃSKI w tekście „Z gwiazd powstaliśmy, w gwiazdy się obrócimy” – cały artykuł [LINK]

PAP/Marek Matacz/eg