Teleskop VLT (Very Large Telescope) po raz kolejny pomógł w zaskakującym odkryciu. Astronomowie zaobserwowali wokół najstarszych galaktyk pokłady chłodnego gazu, który może być idealnym pożywieniem dla supermasywnych czarnych dziur zlokalizowanych w ich centrach. Czy to odkrycie spowoduje przełom w rozwiązaniu zagadki, w jakiś sposób rosły galaktyki i ich czarne dziury?
Zagadkowe olbrzymy
Wyjaśnienie, jak we wczesnej historii wszechświata powstały czarne dziury o masach niejednokrotnie kilka miliardów razy większych niż masa Słońca było dla astronomów prawdziwym wyzwaniem. Takie czarne dziury mogły zaistnieć jako skutek zapadania się pierwszych gwiazd i musiały urosnąć w szybkim tempie, obserwacje jednak nie wykazały do tej pory ich „pożywienia”, tj. gazu i pyłu w ilości tłumaczącej na tak gwałtowny wzrost.
Dopiero badania przeprowadzone za pomocą teleskopu ALMA (Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array) potwierdziły obecność dużych ilości gazu i pyłu we wczesnych galaktykach. Dzięki takiej materii doszło do szybkiego powstawania gwiazd. Zaczęto zatem podejrzewać, że jej część „karmi” czarną dziurę.
Widok 3D gazowego halo otaczającego rosnącą galaktykę zaobserwowanego przez MUSE nałożony na obrazy wcześniej zarejestrowane przez teleskop ALMA (źródło: eso.org)
Czy ALMA się nie myli?
Do uzyskania odpowiedzi na to pytanie posłużył spektrograf MUSE zainstalowany na teleskopie VLT, przeznaczony specjalnie do badań wczesnego wszechświata. Zespół badawczy pod kierownictwem Emanuele’a Paolo Fariny z Max Planck Institute for Astronomy w Heidelbergu (Niemcy) przeprowadził jedno z największych do tej pory badań kwazarów obserwowanych w fazie początkowego rozwoju wszechświata, czyli w postaci, w jakiej były ponad 12,5 miliarda lat temu. Wbrew powszechnej opinii kwazary nie są gwiazdami, a obiektami gwiazdopodobnymi emitującymi fale radiowe – tzw. galaktykami silnie aktywnymi, emitującymi ogromne ilości promieniowania powstającego w dysku akrecyjnym wokół czarnej dziury. Źródłem obserwowanego światła kwazarów jest ich jądro.
Spośród 31 przebadanych kwazarów aż 12 jest otoczonych ogromnymi pokładami gazu pod postacią halo, składającego się z gęstego gazu wodorowego, rozciągającego się na 100 tys. lat świetlnych od centrum czarnych dziur. Potwierdzono, że gaz ma masę miliardów mas Słońca i stanowi źródło „pożywienia” zarówno dla supermasywnych czarnych dziur, jak i procesów gwiazdotwórczych zachodzących w galaktykach. Farina nazywa to odkrycie „fundamentalnym elementem układanki”.
Filmik przedstawiający wagę tego odkrycia (źródło: eso.org)
Wszystko dzięki MUSE
Nie dokonano by tego bez niezwykle czułego instrumentu, jakim jest MUSE – Multi Unit Spectroscopic Explorer, znajdujący się na należącym do ESO (European Southern Observatory) teleskopie VLT. Same kwazary są jasne, ale pokłady gazu znajdujące się w ich otoczeniu są bardzo trudne do wykrycia. Jednakże kilkugodzinna obserwacja danego obiektu za pomocą MUSE przyniosła efekty i dostrzeżono słabą poświatę gazu wodorowego w halo.
Obecnie ESO buduje ELT – Ekstremalnie Wielki Teleskop, który jeszcze bardziej ułatwi badania nad procesami, jakie zachodziły w ciągu pierwszych kilku miliardów lat po Wielkim Wybuchu. ESO jest międzynarodową organizacją zajmującą się badaniami astronomicznymi, wykonywanymi za pomocą trzech należących do ESO obserwatoriów znajdujących się w Chile. Polska jest również członkiem ESO.
