Астрономія
Астрономія

«Чандра» побачила найвіддаленіший рентгенівський джет у квазара

За допомогою телескопа «Чандра» астрономи дослідили радіоголосний квазар PJ352−15 у рентгенівському спектрі. Вони виявили дифузну структуру на відстані у 50 кілопарсек (163 тисячі світлових років) від квазара, яку визнали найвіддаленішим рентгенівським джетом квазара. Стаття про це готується до публікації у журналі The Astrophysical Journal, її препринт доступний на сайті arXiv.org.

X-ray: NASA/CXO/JPL/T. Connor; Optical: Gemini/NOIRLab/NSF/AURA; Infrared: W.M. Keck Observatory; Illustration: NASA/CXC/M.Weiss

X-ray: NASA/CXO/JPL/T. Connor; Optical: Gemini/NOIRLab/NSF/AURA; Infrared: W.M. Keck Observatory; Illustration: NASA/CXC/M.Weiss

Що відомо про квазари у ранньому Всесвіті?

Квазари — це активні ядра галактик із екстремальною світністю, у яких надмасивна чорна діра оточена акреційним диском матеріалу. Такі об’єкти виникали ще у перший мільярд років існування Всесвіту, і настільки швидка еволюція надмасивних чорних дір представляє виклик для сучасного космології. Щоб подолати це, астрономам необхідно не тільки вимірювати швидкість акреції квазарів, але й ідентифікувати механізми, що до цього призводять. Рентгенівські спостереження є одним з найкращих способів вивчати це питання, адже таке випромінювання виробляється в найглибших областях активного ядра галактики, і цей метод підходить навіть для найвіддаленіших квазарів. Важливою групою таких об’єктів є радіоголосні квазари, тобто квазари, які мають потужне радіовипромінювання. Такими є близько 10% серед усіх квазарів. Хоча частка радіоголосних квазарів залишається незмінною при високих значеннях червоного зсуву, вони фактично невивчені у рентгенівському спектрі.

Що досліджували вчені?

Квазар PJ352−15 є радіоголосним. Значення червоного зсуву для нього дорівнює z = 5.84, тобто він існував у перший мільярд років історії Всесвіту. Попередні дослідження виявили, що об’єкт має потужні радіоджети завдовжки більше 3 тисяч світлових років. Астрономи вирішили здійснити рентгенівські спостереження квазара за допомогою космічної обсерваторії «Чандра». Також дослідники провели оптичні та інфрачервоні спостереження квазара та середовища навколо нього.

Chandra X-ray Observatory / YouTube

Що показали результати?

Астрономи шукали відповідники радіоджетам у рентгенівських променях. Вони не знайшли такого випромінювання у ядрі квазара, але натомість відшукали дифузну структуру на відстані близько 50 кілопарсек (163 тисячі світлових років) від квазара. Це рентгенівське випромінювання спостерігалося вздовж осі джетів під тим самим кутом, що і раніше знайдене радіовипромінювання, тож астрономи визначили його як рентгенівське випромінювання від джетів. Таким чином, цей джет знаходиться приблизно на 300 мільйонів світлових років далі, ніж знайдений до цього найвіддаленіший рентгенівський джет у ранньому Всесвіті. Світло було випущене цим струменем, коли інтенсивність космічного реліктового випромінювання, що лишилося з ранніх етапів життя Всесвіту і зараз фіксується у мікрохвильовому діапазоні, була набагато більшою, ніж сьогодні. Коли частинки в релятивістських радіоструменях прискорювалися до швидкості, близькою до швидкості світла, вони стикалися з фотонами реліктового випромінювання. Це і породжувало рентгенівське випромінювання.

Науковці продовжують досліджувати механізми утворення джетів. Так, нещодавно вони встановили їхній зв’язок із короною надмасивної чорної діри, а також дізналися, що нові джети зробили квазари радіоголосними лише за кілька десятиліть. Крім того, нещодавно астрономи зафіксували новий найвіддаленіший квазар, який містить неочікувано масивну чорну діру.

червоного зсуву
Випромінювання, створене віддаленими об’єктами, змінює довжину своїх хвиль внаслідок прискореного розширення Всесвіту. Таке явище отримало назву червоного зсуву. Чим більше його значення, тим далі у просторі та часі знаходиться об’єкт.