Znanstveniki dosežejo čas, da odkrijejo nekatere od najbolj močnih galaksij

ZEITGEIST: MOVING FORWARD | OFFICIAL RELEASE | 2011 (Junij 2019).

Anonim

Ko je bilo vesolje mlado, je supermasivna črna luknja, ki je napihnila do razbitine z neverjetno močjo, izzvala curko delcev, ki jo je infilirala energija, ki se je gibala po prostoru prostora pri skoraj hitrosti svetlobe.

Milijon letih kasneje je trio znanstvenikov Clemson University, ki ga vodi astronomist Marco Ajello, vodja astronomske znanosti, identificiral to črno luknjo in še štiri druge podobne, ki se gibljejo od starosti od 1, 4 milijarde do 1, 9 milijarde let. Ti predmeti oddajajo obilne gama žarke, svetlobo najvišje energije, ki je v milijardah krat bolj energična od svetlobe, ki je vidna človeškemu oko.

Prej znani najzgodnejši bleščeči gama žarki - vrsta galaksije, katere intenzivna emisija napajajo izjemno močni relativistični curki, ki so jih začeli pošastne črne luknje - so stari več kot 2 milijardi let. Trenutno je vesolje ocenjeno na starost približno 14 milijard let.

"Odkritje teh supermasivnih črnih lukenj, ki zaganjajo curke, ki oddajajo več energije v eni sekundi od našega sonca, se bodo pojavile v celotni življenjski dobi, je bil vrhunec dolgoletnega raziskovalnega projekta", je povedal Ajello, ki je večino svoje kariere preučeval evolucijo oddaljenih galaksij. "Naš naslednji korak je povečati naše razumevanje mehanizmov, povezanih z oblikovanjem, razvojem in dejavnostmi teh čudovitih predmetov, ki so najmočnejši pospeševalci v vesolju. Ne moremo se niti približati ponovitvi takšnih velikih rezultatov energije v naše laboratorije. Kompleksnosti, ki jih poskušamo razvozlati, se zdijo skoraj tako skrivnostne kot same črne luknje. "

Ajello je opravil svoje raziskave v povezavi s Clemson post-doktorjem Vaidehi Paliya in doktoratom Lea Marcotulli. Trio je tesno sodeloval s sodelovanjem Fermi-Large Area Telescope, ki je mednarodna ekipa znanstvenikov, ki vključuje Roopeš Ojha, astronom v NASA-jevem centru Goddard Space Flight v Greenbeltu v Marylandu; in Dario Gasparrini iz italijanske vesoljske agencije. Njihov znanstveni članek z naslovom "Gama-Ray Blazars v prvih dveh milijardah let" je bil objavljen v ponedeljek v reviji Astrophysical Journal Letters. (Ackermann, M., et al., 2017, ApJL, 837, L5).

Preboje skupine Clemson so omogočile nedavno programsko opremo za žarjenje na NASA-jevem teleskopu Fermi Gamma-ray. Prenovljena programska oprema je občutno povečala obcutljivost teleskopa na ravni, ki je omogočila ta najnovejša odkritja.

"Ljudje jo imenujejo najcenejša prenova v zgodovini, " je dejal Ajello. "Običajno je za vesoljski teleskop Hubble NASA morala poslati nekoga v vesolje, da bi fizično naredil takšne izboljšave. Toda v tem primeru so to lahko storili oddaljeno od zemlje, ki je bila povezana z zemljo. izboljšave so bile retroaktivne, kar je pomenilo, da so bili tudi pretekli šestletni podatki v celoti ponovno obdelani, kar nam je pomagalo pri pridobivanju informacij, ki smo jih potrebovali za dokončanje prvega koraka našega raziskovanja, in tudi za nadaljnji razvoj v učnem procesu. "

Z uporabo podatkov Fermi so Ajello in Paliya začeli s katalogom 1, 4 milijona kvazarjev, ki so galaksije, ki v svojih središčih prikrivajo aktivne supermasivne črne luknje. V enem letu so zožili iskanje na 1.100 predmetov. Od teh je bilo pet končno odločeno, da bodo na novo odkrili bleščeče gama žarke, ki so bili najbolj oddaljeni - in najmlajši - kdaj identificirani.

"Po uporabi naših filtrov in drugih naprav smo bili prepuščeni z okoli 1.100 viri, nato smo naredili diagnostiko za vse te in jih lahko zožili na 25 do 30 virov, " je dejal Paliya. "Toda še vedno smo morali potrditi, da je bilo to, kar smo odkrili, znanstveno verodostojno, zato smo izvedli številne druge simulacije in smo lahko pridobili lastnosti, kot so masa črne luknje in reaktivna moč. Na koncu smo potrdili, da je teh pet virov zagotovljeno biti bambaze gama-žarki, pri čemer je najbolj oddaljena približno 1, 4 milijarde let od začetka časa. "

Marcotulli, ki je leta 2016 pristopil k doktorski študiji Ajello, je preučeval mehanizme blažarjev z uporabo slik in podatkov, ki so jih dobili iz drugega teleskopa NASA, Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR). Sprva je bila vloga Marcotulli razumeti emisijski mehanizem blažilnikov gama-žarkov bližje nam. Zdaj usmerja svojo pozornost na najbolj oddaljene predmete v prizadevanju, da razume, kaj jih naredi tako močne.

"Poskušamo razumeti celoten spekter distribucije energije teh predmetov z uporabo fizičnih modelov, " je dejal Marcotulli. "Trenutno smo sposobni modelirati tisto, kar se dogaja veliko bolj natančno, kot smo jih že razvili, in sčasoma bomo lahko bolje razumeli, kateri procesi se pojavljajo v curkah in kateri delci izžarevajo vso energijo, ki jo vidimo. Ali so to elektroni? protoni, kako se soočajo z okoliškimi fotoni? Vsi ti parametri se zdaj ne razumejo popolnoma, vendar vsak dan poglabljamo naše razumevanje. "

Vse galaksije imajo v svojih središčih črne luknje - nekatere se aktivno hranijo na zadevi, ki jo obkroža, druge ležijo relativno v mirovanju. Naša galaksija ima v središču črno luknjo velikosti, ki je trenutno mirna. Ajello je dejal, da je aktivna samo ena od 10 črnih lukenj v današnjem vesolju. Toda, ko je bilo vesolje veliko mlajše, je bilo bližje razmerju 50-50.

Supermasivne črne luknje v središču petih novo odkritih blazarskih galaksij so med največjimi vrstami črnih lukenj, ki so jih kdaj opazili, po vrstnem redu od sto tisoč do milijarde krat mase našega sonca. In njihovi spremljajoči akretni diski - vrtljivi vrtinci snovi, ki orbijo črne luknje - oddajajo več kot dva bilijona krat več energije iz našega sonca.

Eden od najbolj presenetljivih elementov raziskave Ajello je, kako hitro - po kozmičnih ukrepih - te nadvišane črne luknje se je moralo povečati v samo 1, 4 milijarde let. Glede na naše trenutno znanje o tem, kako rastejo črne luknje, je 1, 4 milijarde let komaj dovolj časa, da črna luknja doseže množico tistih, ki jih je odkrila skupina Ajello.

"Kako so se te nerazumljivo ogromne in energijsko obremenjene črne luknje oblikovale tako hitro?" Ajello je dejal. "Ali je to zato, ker je ena črna luknja veliko časa veliko časa jedla, ali morda zato, ker je naletela na druge črne luknje in se združila v eno? Če sem iskren, nimamo nobenih opazovanj, ki bi podprli niti enega argumenta. ki jih moramo še rešiti. Uganke, ki jih moramo še rešiti. Ko jih bomo sčasoma rešili, se bomo naučili neverjetnih stvari o tem, kako se je rodil vesolje, kako se je razvilo v to, kar je postalo, in kakšna bo daljša prihodnost saj vesolje še naprej napreduje proti starosti. "

menu
menu