Црни џин са краја Васионе

Мултиталасни снимак радио-галаксије Херкул-А (Hercules A). Спектакуларни „џетови“ (млазеви) материје који се виде на снимку настају услед гравитације супермасивне црне рупе која се налази у језгру оваквих галаксија, укључујући и галаксију RC J0311+0507. Извор: НАСА.

Мултиталасни снимак радио-галаксије Херкул-А (Hercules A). Спектакуларни „џетови“ (млазеви) материје који се виде на снимку настају услед гравитације супермасивне црне рупе која се налази у језгру оваквих галаксија, укључујући и галаксију RC J0311+0507. Извор: НАСА.

Руски астрофизичари су открили до сада највећу црну рупу, у радио-галаксији RC J0311+0507 на самом крају Васионе: она је 10 милијарди пута већа од Сунца. Откриће је изазвало шок: до сада нико није веровао да су тако масивни објекти могли да настану у младој Васиони, старој само милијарду година.
Шта су радио-галаксије?

Унутар сваке галаксије са активним језгром, а радио-галаксије су управо такве, делује 'машина' која се састоји од супермасивне црне рупе и акреционог диска.

Пад (акреција) супстанце на црну рупу је најефикаснији начин за претварање масе у енергију – ефикаснији је од експлозије хидрогенске бомбе. Оно што остане „после обеда“ испаљује се у околни простор у облику џетова, тј. гигантских снопова супстанце који се простиру стотинама светлосних година далеко у космос (као на слици). Џет је узак сноп релативистичких честица који изазива сијање у гасном омотачу око галаксије, и то сијање се препознаје као радио-галаксија.

Научници из Специјалне астрофизичке опсерваторије Руске академије наука (САО РАН), смештене у Карачајево-Черкесији, открили су досада највећу црну рупу на самом крају Васионе.

Она је толико велика да чак и врло уздржани астрофизичари нису могли да сакрију своје чуђење. Маса овог гиганта је десет милијарди пута већа од масе нашег Сунца. Космички монструм се налази на самом крају радио-галаксије RC J0311+0507, која је такође откривена у овој опсерваторији.

Тај објекат поседује невиђену снагу. Његово зрачење у радио-дијапазону милионима пута је веће од зрачења обичних галаксија попут нашег Млечног пута.

„Супермасивна црна рупа налази се у сазвежђу Кита и по својим карактеристикама спада међу јединствене објекте из раног периода Васионе“, каже за „Росијску газету“ Олга Жељенкова, кандидат природно-математичких наука и виши научни сарадник САО РАН. Проучавање оваквих објеката омогућава да се стекне представа о пореклу и еволуцији Васионе, и да се боље разуме процес рађања огромног звезданог система, а то значи и света који нас окружује.


Руски телескоп РАТАН-600. Геометријска површина његове антене износи 15.000 квадратних метара, док је пречник главног огледала 576 метара. Извор: САО РАН.
„Велики трио“

Пројекат „Велики трио“ је програм потраге за далеким радио-галаксијама који спроводи САО под руководством академика Јурија Паријског. У проучавању се користе руски радио-телескоп РАТАН-600 и оптички телескоп БТА који се налазе у Карачајево-Черкесији, као и амерички радио-интерферометар VLA (27 антена пречника 25 m у пустињи Њу Мексика).

По растојању од Земље новооткривена радио-галаксија је на другом месту. Она је удаљена 12,3 милијарде светлосних година, а настала је када је Васиона била стара нешто више од милијарду година, тј. када је по космичким мерилима била врло млада. Прво место заузима радио-галаксија коју су 1999. открили европски астрономи. Према проценама стручњака, њена светлост је путовала до нас преко 12,5 милијарди година.

Откриће је изазвало живу дискусију у научним круговима. Стручњаци покушавају да схвате како су такви масивни објекти могли да се формирају на самом почетку постојања Васионе. Раније се сматрало да на растојању од 12-13 милијарди светлосних година нема таквих гиганата. Према једној хипотези, они се појављују услед спајања невероватно великих црних рупа. У сваком случају, процес формирања супермасивних објеката у раним фазама постојања Васионе и даље представља загонетку за астрофизичаре. Треба истаћи да тако далеких и моћних радио-галаксија нема много – познато их је свега десетак. Истраживања у том правцу се настављају.

„Открити такав објекат значи пронаћи иглу у пласту сена. Само једна од хиљаду галаксија је радио-галаксија, а супермоћни објекти су крајње ретка појава – једна од милион галаксија је таква“, истиче Олга Жељенкова.

До открића је дошло у оквиру пројекта „Велики трио“. Тако се зове програм потраге за далеким радио-галаксијама који спроводи САО под руководством академика Јурија Паријског. У проучавању су коришћена три највећа астрономска инструмента: руски радио-телескоп РАТАН-600 и оптички телескоп БТА који се налазе у Карачајево-Черкесији, као и амерички радио-интерферометар VLA (27 антена пречника 25 m у пустињи Њу Мексика).

Стручњаци покушавају да схвате како су такви масивни објекти могли да се формирају на самом почетку постојања Васионе. Раније се сматрало да на растојању од 12-13 милијарди светлосних година нема таквих гиганата.

Растојање до радио-галаксије установио је водећи научни сарадник САО Александар Копилов уз помоћ спектралних анализа. Затим је проучавање објеката настављено на енглеском интерферометру MERLIN (мрежа радио-телескопа, међусобно удаљених по 200 km). Научницима је тако пошло за руком да детаљизују структуру радио-извора. Међутим, чак и толики број савршених инструмената није био довољан за детаљнију анализу. Због тога су у пројекат укључени радио-астрономи из Велике Британије и Холандије који раде на европском радио-интерферометру у чији састав улазе MERLIN и радио-телескопи у Ефелсбергу (Немачка), Вестерборгу (Холандија), Онсали (Шведска), Медичини (Италија) и Торуњу (Пољска). Још један енглески телескоп је проучавао радио-галаксију, али у инфрацрвеном дијапазону. Поређење резултата радио и инфрацрвених мерења омогућило је да се презицније одреди маса супермасивне црне рупе. Установљено је да је она преко 10 милијарди пута већа од масе Сунца.

„Унутар сваке галаксије са активним језгром, а радио-галаксије су управо такве, делује 'машина' која се састоји од супермасивне црне рупе и акреционог диска. Тај диск се формира од супстанце (прашина, гас, звезде) која пада на рупу“, објашњава Олга Жељенкова. „‘Машина’ производи гигантску количину енергије. Пад (акреција) супстанце на црну рупу је најефикаснији начин за претварање масе у енергију – ефикаснији је од експлозије хидрогенске бомбе. Испоставља се да супермасивна црна рупа није толико ‘халапљива’: за тако велику снагу зрачења потребно је да годишње ‘поједе’ само неколико звезда сличних Сунцу. Оно што остане „после обеда“ испаљује се у околни простор у облику џетова, тј. гигантских снопова супстанце који се простиру стотинама светлосних година далеко у космос. Џет је узак сноп релативистичких честица који изазива сијање у гасном омотачу око галаксије, и то сијање се препознаје као радио-галаксија. Када испали плотун честица високе енергије, ‘централна машина’ може и да стане. Тада се радио-извор постепено гаси, и то траје милионима година. Понекад радио-извор у активној галаксији може поново да букне, ако нова порција материје доспе у ложиште ‘централне машине’. Управо захваљујући таквом избацивању енергије могуће је открити овај објекат практично на самим границама мерљиве Васионе.“

Росијскаја газета. Сва права задржана.