Kvazari su neki od najsvjetlijih objekata u svemiru, a astronomi vjeruju da su uzrokovani izlivanjem zračenja iz okoliša koji aktivno hrani supermasiranu crnu rupu. Astronomi su koristili gravitaciju iz relativno obližnje galaksije kao gravitacijsko sočivo za fokusiranje svjetlosti iz udaljenijeg kvazara, što daje ovaj impresivan pogled.
Po prvi put, koristeći novu tehniku, astronomi su pogledali u kvazar i izmjerili takozvani akrektorni disk oko crne rupe. Studija daje daljnju potvrdu onome što znanstvenici već dugo sumnjaju - da su supermasivne crne rupe kvazara okružene super ugrijanim diskovima materijala koji se spirali u njih.
Rezultati projekta, u kojem su sudjelovali znanstvenici sa Sveučilišta Penn i Državnog sveučilišta Ohio, te opažanja s NASA-inog rendgenskog opservatorija Chandra počinju izvještavati danas (5. listopada 2006.) na sastanku Astrofizike visoke energije Američkog astronomskog društva (AAS) Divizija u San Franciscu.
Istraživački tim, koji predvodi Christopher Kochanek iz države Ohio, uključuje Xinyu Dai i Nicholas Morgan iz države Ohio te George Chartas i Gordon Garmire iz države Penn. Tim je proučavao unutarnje strukture dvaju kvazara, čija je svjetlost postala vidljiva tek kad se galaksija postavila ravno između njih i Zemlje, povećavajući njihovu svjetlost poput leće. Astronomi su uspoređivali ovaj efekt, poznat kao "gravitacijsko sočivanje" ili "mikroležiranje", kako bi mogli gledati kvazare pod mikroskopom.
"Postoje mnogi modeli koji pokušavaju opisati što se događa u kvazaru i prije toga se nijedan od njih nije mogao isključiti. Neki od njih to sada mogu ”, rekao je Xinyu Dai, postdoktorski istraživač u državi Ohio koji je nedavno stekao doktorat u državi Penn. "Možemo početi izrađivati preciznije modele kvazara i steći potpuniji pregled crnih rupa."
Garmire, Penn State, glavni je istraživač rendgenske kamere NASA-inog opservatorija Chandra, naprednog CCD slikovnog spektrometra (ACIS), koji su astronomi koristili za promatranje gravitacijskog lečenja dvaju kvazara. Ovu rentgensku kameru su za NASA osmislili i razvili Penn State i Massachusetts Institute of Technology pod vodstvom Garmirea, koji je profesor astronomije i astrofizike Evan Pugh u državi Penn. Gotovo svako važno otkriće Chandra temelji se na promatranjima s ACIS kamerom.
Gledano sa Zemlje, kvazari ili kvazi zvjezdani objekti izgledaju poput zvijezda. Izuzetno su svijetli, zbog čega ih možemo vidjeti iako su među najudaljenijim objektima u svemiru. Astronomi su desetljećima bili zbunjeni kvazarima prije nego što su odlučili da oni najvjerojatnije sadrže supermasivne crne rupe koje su nastale prije nekoliko milijardi godina. Materijal koji pada u crnu rupu svijetli sjajno i, u slučaju kvasara, sjaji u širokom rasponu energija, uključujući vidljivu svjetlost, radio valove i X-zrake.
"Rendgenske zrake iz ekreacionih diskova crnih rupa istražuju područja emisije bliže crnoj rupi od onih u optičkom pojasu", objašnjava Chartas, viši znanstveni suradnik u državi Penn, koji je analizirao podatke rendgenskih zraka dobivenih praćenjem nekoliko predmeti u ovoj mikrolezijskoj studiji. "Usporedbom rendgenskih svjetlosnih tokova događaja mikrolečenja s onima u nekoliko optičkih opsega, zaključili smo relativne veličine područja emisije. Ova usporedba omogućila nam je da ograniči strukturu akrektorskog diska crne rupe različitih valnih duljina. "
Kvazari su toliko daleko da, čak i u najnaprednijim teleskopima, izgledaju poput sićušne vršne točke. No Einstein je predvidio da se masivni predmeti u svemiru ponekad mogu ponašati poput leća, savijajući i povećavajući svjetlost iz predmeta koji se nalaze iza njih, kao što promatra promatrač. Učinak se naziva gravitacijsko leće, a astronomima omogućuje proučavanje nekih objekata na inače nedostupnim detaljima. "Srećom po nas ponekad zvijezde i galaksije djeluju kao teleskopi visoke rezolucije", rekao je Kochanek. "Sada ne gledamo samo kvazar, već pretražujemo unutrašnjost kvazara i spuštamo se tamo gdje je crna rupa."
Znanstvenici su uspjeli izmjeriti veličinu takozvanog akumulacijskog diska oko crne rupe u svakom kvazaru. U svakom je disk okružio manje područje koje je emitiralo X-zrake, kao da se materijal diska zagrijavao dok je pao u crnu rupu u sredini. To je ono što su očekivali vidjeti s obzirom na trenutačne predodžbe o kvazarima. No, pogled iznutra pomoći će im da počnu pročistiti te pojmove, rekao je Dai.
Ključni je projekt bio NASA-in Chandra X-Ray Observatory, koji je astronomima omogućio precizno mjerenje svjetline područja koje emitiraju rendgenski zraci svakog kvazara. Spojili su ta mjerenja s mjernim optičkim teleskopima koji pripadaju Konzorciju za istraživanje malih i umjerenih blenda i Eksperiment optičkog gravitacijskog lečenja. Astronomi su proučavali varijabilnost i X-zraka i vidljive svjetlosti koja dolazi iz kvatara i uspoređivali su ta mjerenja kako bi izračunali veličinu akrecijskog diska u svakom. Koristili su računalni program koji je Kochanek stvorio posebno za takve proračune i pokrenuli ga na računalnom klasteru sa 48 procesora. Proračun za svaki kvazar trajao je oko tjedan dana.
Dva kvazara koja su proučavali nazivaju se RXJ1131-1231 i Q2237 + 0305, a u njima nema ništa posebno, rekao je Kochanek, osim što su oba gravitacijski bila posuđena. On i njegova skupina trenutno proučavaju 20 takvih posuđenih kvazara i željeli bi na kraju prikupiti rendgenske podatke o svima njima.
Ovaj je projekt dio stalne suradnje između države Ohio i države Penn. Istraživanje financira NASA. Računalni klaster osigurali su Cluster Ohio, inicijativa Ohio superračunarskog centra (OSC), regiona Ohio i Odbor korisnika širom svijeta OSC. NASA-in centar za svemirske letjelice Marshall u Huntsvilleu u Alabami upravlja Chandra programom za Direkciju za naučnu misiju agencije. Smithsonian astrofizička opservatorija u Cambridgeu, Massachusetts, kontrolira znanost i operacije leta iz rendgenskog centra Chandra u Cambridgeu, Massachusetts.
Izvorni izvor: PSU News Release
