Chandra zaznamenala extrémně dlouhý kosmický výtrysk v raném vesmíru

Zdroj 160 000 světelných roků dlouhého výtrysku částic pojmenovaný PSO J352.4034-15.3373 (zkráceně PJ352-15), rychle rostoucí supermasivní černá díra neboli kvasar, se nachází zhruba ve vzdálenosti 12,7 miliardy světelných roků a jeho poloha se promítá do souhvězdí Vodnáře. „Okolo supermasivních černých děr, jak předpokládáme, mohou výtrysky neustále získávat dostatečné množství energie; přítomný materiál může padat dolů a černá díra může růst,“ říká Thomas Connor, astronom na NASA’s Jet Propulsion Laboratory.

Thomas Connor se svými spolupracovníky pozoroval zdroj PJ352-15 celkem po dobu tří dnů při použití ostrého pohledu rentgenové družice NASA s názvem Chandra X-ray Observatory, aby získal důkazy přítomného výtrysku rentgenového záření.

Emise rentgenového záření byla detekována zhruba do vzdálenosti 160 000 světelných roků od kvasaru podél stejného směru, jako mnohem kratší výtrysk pozorovatelný dříve v oblasti rádiového záření pomocí radioteleskopu Very Long Baseline Array (VLBA). Zdroj PJ352-15 překonává hned dva rozdílné astronomické rekordy.

Zaprvé, doposud nejdelší pozorovaný výtrysk z období první miliardy roků po Velkém třesku byl dlouhý pouze zhruba 5 000 světelných roků, což odpovídá rádiovému výtrysku zdroje PJ352-15. Zadruhé, PJ352-15 je zhruba o 300 miliónů světelných roků vzdálenější než nejvzdálenější výtrysk rentgenového záření doposud zaznamenaný.

„Délka tohoto výtrysku (tzv. jetu) je důležitá, protože to znamená, že supermasivní černá díra, která jej pohání, rostla po významně dlouhý časový úsek,“ říká Eduardo Bañados, astronom na Max Planck Institute for Astronomy. „Tento závěr zdůrazňuje, jak studie rentgenového záření vzdálených kvasarů poskytuje rozhodující cestu ke studiu zvětšování hmotnosti nejvzdálenějších supermasivních černých děr.“

Záření detekované z tohoto výtrysku bylo emitováno v době, kdy byl vesmír starý pouhých 0,98 miliardy roků, což je méně než jedna desetina jeho současného věku.

V tomto bodě intenzita záření kosmického mikrovlnného pozadí (Cosmic Microwave Background – CMB), které zbylo po Velkém třesku, byla mnohem větší než současná hodnota.

Jak se elektrony ve výtrysku pohybují pryč od černé díry rychlostí blízkou hodnotě rychlosti světla, pohybují se skrz okolní prostředí a srážejí se s fotony světla, které představují záření kosmického mikrovlnného pozadí, čímž zvyšují energií fotonů na hodnoty rentgenového záření, které bylo detekováno družicí Chandra X-ray Observatory.

V tomto scénáři je rentgenové záření významně zesíleno na jasnost srovnatelnou s rádiovými vlnami. To souhlasí s pozorováním, kdy velké výtrysky rentgenového záření jsou nápadným rysem, nejsou však přidruženy k rádiové emisi.

„Naše závěry ukazují, že pozorování rentgenového záření může být jednou z nejlepších možností studia kvasarů s výtrysky v období mladého vesmíru,“ říká Daniel Stern, astronom na NASA’s Jet Propulsion Laboratory. „Respektive řečeno jinak: pozorování rentgenového záření v budoucnu může být klíčem odemykajícím tajemství naší kosmické minulosti.“

Studie byla publikována v časopise Astrophysical Journal.

Zdroj: http://www.sci-news.com/astronomy/chandra-extremely-long-cosmic-jet-early-universe-09436.html a https://phys.org/news/2021-03-gigantic-jet-spied-black-hole.html

autor: František Martinek