Mednarodna skupina astronomov je odkrila prepričljive dokaze, da se je struktura snovi v neposredni bližini supermasivnih črnih lukenj skozi kozmični čas spreminjala, so navedli raziskovalci z Nacionalnega observatorija v Atenah, ki so vodili študijo. Ugotovitve, objavljene v reviji Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, bi lahko postavile pod vprašaj eno temeljnih predpostavk sodobne astrofizike, ki velja že skoraj pet desetletij.
Kot pojasnjujejo na univerzi, kvazarji sodijo med najsvetlejše objekte v vesolju. Njihov vir energije so supermasivne črne luknje, okoli katerih se snov spiralno giblje navznoter in tvori akrecijski disk. Zaradi izjemnega trenja se ta disk segreje do zelo visokih temperatur in oddaja ogromne količine ultravijolične svetlobe, ki lahko preseže svetilnost celotne galaksije z več deset milijardami zvezd.
Raziskovalci z univerze ob tem navajajo, da ultravijolična svetloba iz akrecijskega diska predstavlja osnovo za nastanek še energičnejšega sevanja. Ko UV-fotoni prehajajo skozi območje vroče plazme tik ob črni luknji – t. i. korono – se njihova energija poveča, kar vodi do nastanka rentgenske svetlobe, ki jo zaznavajo sodobni teleskopi.
Dolgo veljavna povezava ni univerzalna
Že skoraj 50 let velja, da sta ultravijolično in rentgensko sevanje kvazarjev tesno povezana. Svetlejša UV-emisija je običajno pomenila tudi močnejše rentgensko sevanje. Ta povezava je bila po navedbah univerze dolgo razumljena kot univerzalna lastnost, neodvisna od časa in oddaljenosti, ter je služila kot temeljni vpogled v fizikalne razmere okoli črnih lukenj.
Nova raziskava pa kaže drugačno sliko. Na univerzi poudarjajo, da je bilo razmerje med rentgensko in ultravijolično svetlobo v obdobju, ko je bilo vesolje približno polovično staro glede na danes, bistveno drugačno od tistega, ki ga opazujemo v bližnjem vesolju. To nakazuje, da so se procesi, ki povezujejo akrecijski disk in korono, v zadnjih približno 6,5 milijarde let razvijali.
Kot je opozoril eden od avtorjev študije dr. Antonis Georgakakis, je potrditev neuniverzalne povezave presenetljiva in izziva dosedanje razumevanje rasti ter sevanja supermasivnih črnih lukenj. Dodal je, da so rezultate preverili z več različnimi pristopi in da se trendi kažejo kot vztrajni.
Posledice za kozmološke meritve
Raziskava združuje nova opazovanja rentgenskega teleskopa eROSITA z arhivskimi podatki observatorija XMM-Newton Evropske vesoljske agencije. Na univerzi poudarjajo, da je prav enakomerna in obsežna pokritost neba z eROSITO omogočila analizo populacije kvazarjev v obsegu, ki doslej ni bil mogoč.
Univerzalnost povezave med UV- in rentgenskim sevanjem je temelj nekaterih metod, ki kvazarje uporabljajo kot standardne sveče za merjenje geometrije vesolja ter za raziskovanje temne snovi in temne energije. Po navedbah univerze novi rezultati opozarjajo, da je treba pri takšnih metodah ravnati previdno in ponovno preveriti predpostavko o nespremenjeni strukturi okolja črnih lukenj skozi kozmični čas.
Metodološki napredek in nadaljnja vprašanja
Glavna avtorica študije Maria Chira z Nacionalnega observatorija v Atenah je ob tem poudarila, da je eden ključnih dosežkov raziskave metodološki. Raziskava eROSITA je obsežna, a posamezni kvazarji pogosto prispevajo le majhno število zaznanih rentgenskih fotonov. Z združevanjem podatkov v robustnem Bayesovem statističnem okviru je ekipi uspelo razkriti subtilne trende, ki bi sicer ostali skriti.
Na univerzi dodajajo, da bodo prihodnji celotni pregledi neba z eROSITO omogočili raziskovanje še bolj oddaljenih in šibkejših kvazarjev. V kombinaciji z večvalovnimi opazovanji naslednje generacije naj bi ti podatki pomagali razjasniti, ali opaženi razvoj res odraža fizične spremembe v okolju supermasivnih črnih lukenj ali pa je deloma posledica opazovalnih omejitev.
Foto: Pixabay
