Κβάζαρ φιλοξενούνται σε ταπεινούς γαλαξίες

Από το Παρατηρητήριο GEMINI, 25 Μαΐου 2004

Τα κβάζαρ μοιάζουν με κοσμικά πυροτεχνήματα και αποτελούν τα πιο λαμπερά σώματα του σύμπαντος, σε αποστάσεις δισεκατομμυρίων ετών φωτός από μας. Όμως, μια πρόσφατη μελέτη που έγινε με τη βοήθεια του Δίδυμου Παρατηρητηρίου δείχνει ότι δεν εμφανίζονται να λάμπουν μέσα από  γιγάντιους ή συγκρουόμενους γαλαξίες όπως ανέμεναν οι αστρονόμοι, και εδώ είναι η έκπληξη, αλλά μέσα από συνηθισμένους γαλαξίες στο νεαρό σύμπαν.

Η ανακάλυψη δείχνει ότι οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες, που δημιουργήθηκαν εκπληκτικά γρήγορα μετά από το Big Bang, αυξήθηκαν γρηγορότερα από τους γαλαξίες που τις περιβάλλουν.

Ένα κβάζαρ επισκιάζει το γαλαξία που τον φιλοξενεί

Σύμφωνα με μια διεθνή ομάδα αστρονόμων, που μελέτησε μια κατάταξη των κβάζαρ κοντά στην άκρη του αισθητού σύμπαντος, αυτά τα συνήθη περιβάλλοντα των γαλαξιών που φιλοξενούν τα κβάζαρ φάνηκαν συγκλονιστικά.

"Είναι σαν να βρίσκεις ένα αγωνιστικό αυτοκίνητο της Φόρμουλα 1 σε ένα προαστιακό γκαράζ", είπε ο Δρ Scott Croom του Αγγλο-αυστραλιανού παρατηρητήριου στην Αυστραλία, που ήταν επικεφαλής της μελέτης. "Οι γαλαξίες που φιλοξενούν τα κβάζαρ βρέθηκαν να είναι μικροί", λέει ο Tom Shanks, του Πανεπιστημίου Durham.

Τα κβάζαρ παρατηρήθηκαν στο Frederick C. Gillett Gemini North Telescope πάνω στο Mauna Kea της Χαβάης. Ο David Schade παρουσίασε τις παρατηρήσεις στην πρώτη επιστημονική διάσκεψη του Δίδυμου Παρατηρητηρίου στο Βανκούβερ του Καναδά.

Οι αστρονόμοι πιστεύουν  ότι τα κβάζαρ βρίσκονται στους κεντρικούς πυρήνες των γαλαξιών, όπου η ύλη που πέφτει μέσα σε μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα απελευθερώνει έναν εκτυφλωτικό χείμαρρο ακτινοβολίας. Αυτά τα εργοστάσια της ενέργειας άνθησαν την εποχή που το σύμπαν ήταν μεταξύ 1,5 και 4,5 δισεκατομμυρίων ετών.

"Η ανακάλυψη αυτή είναι ιδιαίτερα συναρπαστική, επειδή σημαίνει ότι πρέπει μάλλον να ξανασκεφτούμε τα μοντέλα για το πώς λειτουργούν τα κβάζαρ. Δεν είναι η πρώτη φορά που έχουμε δει έτσι τα κβάζαρ, φαίνεται ότι τα κβάζαρ θέλουν να αναρωτηθούμε τι συμβαίνει", αναφέρει ο Schade.

Πολλοί αστρονόμοι ανέμειναν ότι ο γαλαξίας-οικοδεσπότης ενός κβάζαρ θα ήταν μεγάλος και τεράστιος, και μπορεί να έδειχνε σημάδια της σύγκρουσης του με έναν άλλο γαλαξία -- μια έντονη σύγκρουση που θα μπορούσε να τροφοδοτήσει τη μεγάλη λαμπρότητα του κβάζαρ. Η ανακάλυψη της ομάδας θα δώσει αναμφισβήτητα  το έναυσμα για συζητήσεις, σχετικά με το πώς  σχηματίζονται και αυξάνονται οι γαλαξίες και οι μαύρες τρύπες.

Ο στόχος της ομάδας ήταν να πάρει μερικές εικόνες στο υπέρυθρο των γαλαξιών-οικοδεσποτών -- εννέα όλοι τους -- σε απόσταση περίπου 10 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά.

"Ελπίζαμε ότι τα μεγέθη τους και οι μορφές τους μπορεί να έδιναν ενδείξεις για το τι προκάλεσε τη δραστηριότητα των κβάζαρ", αναφέρει ο Croom. Αντ' αυτού, η ομάδα διαπίστωσε ότι όλοι τους οι γαλαξίες, εκτός από έναν, ήταν πάρα πολύ εξασθενημένοι ή μικροί για να ανιχνευτούν, έστω κι αν η ευαισθησία και η ανάλυση του Διδύμου Παρατηρητηρίου ήταν εξαιρετικά υψηλή. Το μέγεθος και η φωτεινότητα του μεσαίου μοναδικού γαλαξία έμοιαζε με του δικού μας Γαλαξία.

Οι αστρονόμοι έχουν χρησιμοποιήσει κι άλλα επίγεια τηλεσκόπια καθώς και στο διάστημα για να ψάξουν για πολύ απόμακρους γαλαξίες - οικοδεσπότες των κβάζαρ, αλλά τα αποτελέσματα δεν είναι αποτελεσματικά.

"Για αυτήν την μελέτη, το τηλεσκόπιο Διδυμων ήταν σε θέση να δώσει εικόνες με μια οξύτητα εικόνας που συνήθως είναι δυνατή μόνο με το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble", λέει ο Δρ Shanks. "Αλλά το μεγαλύτερο κάτοπτρο των Διδυμων μπορεί να συλλέξει 10 φορές περισσότερο φως για να μελετήσει τα εξασθενημένα αντικείμενα".

Για να ληφθεί η μεγάλη λεπτομέρεια της εικόνας, αυτό επιτεύχθηκε με τη μέθοδο της προσαρμοστικής οπτικής ώστε να αφαιρεθούν οι διαστρεβλώσεις στο φως λόγω της ατμοσφαιρικής διαταραχής. 

Η ομάδα χρησιμοποίησε μια βάση δεδομένων περισσότερων από 20.000 κβάζαρ, που συλλέχτηκαν με το αγγλο-αυστραλιανό τηλεσκόπιο μεταξύ 1997 και 2002. 

Βασικές πληροφορίες για τα κβάζαρ

Τα κβάζαρ είναι μια κατηγορία αντικειμένων που βρίσκονται σε εξαιρετικά μεγάλες αποστάσεις από μας και αντιπροσωπεύουν έτσι το σύμπαν, όπως ήταν σε μια σχετικά νεαρή ηλικία. Είναι πραγματικά εξαιρετικά φωτεινά σώματα (λαμβάνοντας υπ' όψιν τις αποστάσεις τους από μας) και αυτή η τρομερή λαμπρότητα τους, αποτελεί μια πρόκληση για να την εξηγήσουμε. Οι αστρονόμοι σκέφτονται ότι τα κβάζαρ λάμπουν λόγω της έντονης δραστηριότητας στους πυρήνες των νέων γαλαξιών, όπου υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες -με μάζα δισεκατομμύρια φορές εκείνης του ήλιου - τροφοδοτούν με 'καύσιμα' αυτά τις έντονα λαμπερές εκλάμψεις.

Σήμερα, οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες βρίσκονται μόνο στους πολύ μεγάλους γαλαξίες, αλλά τα περισσότερα κβάζαρ σχηματίστηκαν όταν ο Κόσμος ήταν το ένα τρίτο της σημερινής ηλικία του σύμπαντος.

Η εργασία στο Δίδυμο Τηλεσκόπιο δείχνει ότι οι γαλαξίες - που είναι υπεύθυνοι για τη φωτεινότητα ενός κβάζαρ - δεν ήταν εξαιρετικά μεγάλοι ή δεν βρίσκονταν σε φάση σύγκρουσης με άλλους γαλαξίες, ώστε να παραγάγουν αυτή την υπερβολική ακτινοβολία. Για να το εξηγήσουν, οι αστρονόμοι σκέπτονται ότι στην απόμακρη ιστορία του σύμπαντος, οι μαύρες τρύπες αυξήθηκαν όταν 'κατάπιναν' μεγάλες ποσότητες  ψυχρού, πυκνού αερίου από το οποίο σχηματίζονται τα αστέρια.

Μερικοί αστρονόμοι προτείνουν ότι οι μαύρες τρύπες συμπυκνώνονται άμεσα από το αέριο - χωρίς να σχηματιστούν τα αστέρια πρώτα - αλλά τα δημοφιλέστερα μοντέλα θεωρούν ότι οι μαύρες τρύπες σχηματίστηκαν από την πρώτη γενεά των αστεριών που φτιάχτηκαν αμέσως μετά από το Big Bang.

"Αυτά είχαν πολύ μεγάλη μάζα και είχαν μια σύντομη ζωή και δεν θα μπορούσαν να έχουν σχηματίσει τις μεγάλες μαύρες τρύπες, όταν εξερράγησαν σε υπερκαινοφανείς. Εάν τα αστέρια διαμορφώθηκαν σε σμήνη, οι μαύρες τρύπες θα μπορούσαν να συγχωνευτούν γρήγορα και να αυξηθούν αρκετά γρήγορα μέχρι να αποκτήσουν τις μάζες που βλέπουμε σήμερα στα κβάζαρ", λέει ο Marek Kukula, που ασχολείται με τα κβάζαρ στο Πανεπιστήμιο του Εδιμβούργου.

Βασικές πληροφορίες για το Δίδυμο Παρατηρητήριο

Το παρατηρητήριο Διδύμων είναι μια διεθνής συνεργασία που έχει φτιάξει δύο ίδια τηλεσκόπια των 8 μέτρων. Το ένα που λέγεται Frederick Gillett βρίσκεται στο Mauna Kea της Χαβάης (το Βόρειο Δίδυμο) και το Νότιο Δίδυμο Τηλεσκόπιο βρίσκεται στην περιοχή Cerro Pachon στην κεντρική Χιλή, και ως εκ τούτου παρέχει πλήρη κάλυψη και των δύο ημισφαιρίων του ουρανού. Και τα δύο τηλεσκόπια ενσωματώνουν νέες τεχνολογίες που επιτρέπουν σε μεγάλα, σχετικά λεπτά κάτοπτρα κάτω από ενεργό έλεγχο να συλλέξουν και να εστιάσουν και την οπτική και υπέρυθρη ακτινοβολία από το διάστημα.