Ένα κβάζαρ 100.000 δισεκατομμύρια φορές φωτεινότερο από τον Ήλιο

Ερευνητές παρατήρησαν την εκπομπή ακτίνων Χ του πιο φωτεινού κβάζαρ που έχει παρατηρηθεί τα τελευταία 9 δισεκατομμύρια χρόνια της κοσμικής ιστορίας, γνωστού ως J1144. 

Η νέα προοπτική ρίχνει φως στην εσωτερική λειτουργία των κβάζαρ και στον τρόπο με τον οποίο αλληλεπιδρούν με το περιβάλλον τους. Η έρευνα δημοσιεύεται στο Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Φιλοξενούμενος από έναν γαλαξία 9,6 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά από τη Γη, ανάμεσα στους αστερισμούς του Κενταύρου και της Ύδρας, ο J1144 είναι εξαιρετικά ισχυρός, λάμποντας 100.000 δισεκατομμύρια φορές φωτεινότερα από τον Ήλιο. 

Ο J1144 βρίσκεται πολύ πιο κοντά στη Γη από άλλες πηγές της ίδιας φωτεινότητας, επιτρέποντας στους αστρονόμους να αποκτήσουν εικόνα για τη μαύρη τρύπα που τροφοδοτεί το κβάζαρ και το περιβάλλον του. 

Τα κβάζαρ είναι από τα πιο φωτεινά και μακρινά αντικείμενα του γνωστού σύμπαντος, τα οποία τροφοδοτούνται από την πτώση αερίου σε μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα. 

Μπορούν να περιγραφούν ως ενεργοί γαλαξιακοί πυρήνες (AGN) πολύ υψηλής φωτεινότητας που εκπέμπουν τεράστιες ποσότητες ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας παρατηρήσιμες σε ραδιοκύματα, υπέρυθρες, ορατές, υπεριώδεις και ακτίνες Χ. 

Ο J1144 παρατηρήθηκε αρχικά σε ορατά μήκη κύματος το 2022 από το SkyMapper Southern Survey (SMSS).

Για τη μελέτη αυτή, οι ερευνητές συνδύασαν παρατηρήσεις από διάφορα διαστημικά παρατηρητήρια: το όργανο eROSITA επί του παρατηρητηρίου Spectrum-Roentgen-Gamma (SRG), το παρατηρητήριο XMM-Newton της ESA, το Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) της NASA και το παρατηρητήριο Swift του Neil Gehrels της NASA.

Η ομάδα χρησιμοποίησε τα δεδομένα από τα τέσσερα παρατηρητήρια για να μετρήσει τη θερμοκρασία των ακτίνων Χ που εκπέμπονται από το κβάζαρ. Διαπίστωσαν ότι η θερμοκρασία αυτή είναι περίπου 350 εκατομμύρια Κέλβιν, δηλαδή πάνω από 60.000 φορές μεγαλύτερη από τη θερμοκρασία στην επιφάνεια του Ήλιου. Η ομάδα διαπίστωσε επίσης ότι η μάζα της μαύρης τρύπας στο κέντρο του κβάζαρ είναι περίπου 10 δισεκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από τη μάζα του Ήλιου και ο ρυθμός με τον οποίο αυξάνεται είναι της τάξης των 100 ηλιακών μαζών ανά έτος.

Το φως των ακτίνων Χ από αυτή την πηγή μεταβαλλόταν σε μια χρονική κλίμακα μερικών ημερών, κάτι που δεν παρατηρείται συνήθως σε κβάζαρ με μαύρες τρύπες τόσο μεγάλες όσο αυτή που βρίσκεται στο J1144. Η τυπική χρονική κλίμακα μεταβλητότητας για μια μαύρη τρύπα αυτού του μεγέθους θα ήταν της τάξης των μηνών ή και ετών. 

Οι παρατηρήσεις έδειξαν επίσης ότι ενώ ένα μέρος του αερίου καταπίνεται από τη μαύρη τρύπα, ένα μέρος του αερίου εκτινάσσεται με τη μορφή εξαιρετικά ισχυρών ανέμων, εγχέοντας μεγάλα ποσά ενέργειας στον γαλαξία-ξενιστή.

Ο Δρ Elias Kammoun, επικεφαλής συγγραφέας της δημοσίευσης, λέει: «Μας εξέπληξε πολύ το γεγονός ότι κανένα προηγούμενο παρατηρητήριο ακτίνων Χ δεν έχει παρατηρήσει ποτέ αυτή την πηγή παρά την ακραία ισχύ της».

Και προσθέτει: «Παρόμοια κβάζαρ βρίσκονται συνήθως σε πολύ μεγαλύτερες αποστάσεις, οπότε εμφανίζονται πολύ πιο αμυδρά, και τα βλέπουμε όπως ήταν όταν το Σύμπαν είχε ηλικία μόλις 2-3 δισεκατομμυρίων ετών. Το J1144 είναι μια πολύ σπάνια πηγή, καθώς είναι τόσο φωτεινό και πολύ πιο κοντά στη Γη (αν και εξακολουθεί να βρίσκεται σε τεράστια απόσταση!), δίνοντάς μας μια μοναδική ματιά στο πώς μοιάζουν τόσο ισχυρά κβάζαρ. Μια νέα εκστρατεία παρακολούθησης αυτής της πηγής θα ξεκινήσει τον Ιούνιο του τρέχοντος έτους, η οποία μπορεί να αποκαλύψει περισσότερες εκπλήξεις από αυτή τη μοναδική πηγή».

Φωτογραφία: καλλιτεχνική απεικόνιση κβάζαρ/NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva