Teleskopy Hubble i Spitzer obserwują zapłon kwazarów

Teleskopy Hubble i Spitzer obserwują zapłon kwazarówOriginal Press Release
Kwazary to jasne, potężne regiony wokół gigantycznych, aktywnych czarnych dziur w centrach galaktyk.

Po raz pierwszy dzięki dużej próbce obiektów, wyławiamy galaktyczne systemy, w któych wciąż działa sprzężenie zwrotne pomiędzy galaktyką i kwazarem. Kwazary silnie wpływają na ewolucję galaktyk i to one kształtują właściwości masywnych galaktyk, jakie obserwujemy w bliskim Wszechświecie

dr Tanya Urrutia
Leibniz Institute for Astrophysics

Mimo swej niezwykłej mocy, która sprawia, że są widoczne z odległości miliardów lat świetlnych kwazary są w rzeczywistości stosunkowo niewielkie, przynajmniej w porównaniu do galaktyki. Mają średnicę kilku lat świetlnych, a ich wnętrza, wyrzucające hiperszybkie dżety mają wymiary zbliżone do rozmiarów Układu Słonecznego. Wiązka światła przemierza je w czasie około dziesięciu godzin. Dla porównania duża galaktyka rozciąga się na dziesiątki tysięcy lat świetlnych, czyli obszar wiele milionów razy większy.

„Niezwykłe jest to, że coś, co dzieje się w tak niewielkim obszarze może mieć tak ogromny wpływ na całą galaktykę „- mówi Urrutia. -„To tak jakby ktoś bawi się z patykiem na plaży mógł wpływać na zachowanie wszystkich oceanów na Ziemi.”

Zespół kierowany przez dr Urrutia zbadał 13 szczególnie jasnych kwazarów leżących w odległości około sześciu miliardów lat świetlnych (gdy Wszechświat był mniej więcej o połowę młodszy niż obecnie). Światło kwazarów zostało silnie zaczerwienione w wyniku przejścia przez duże obszary pułu, który pochłania światło widzialne, a następnie emituje je w zakresie dłuższych, bardziej czerwonych fal – w tym w paśmie podczerwieni obserwowanym przez teleskop kosmiczny Spitzer.

Obserwacje wykonane za pomocą teleskopu kosmicznego Hubble wykazały, że bardziej czerwone, przesłonięte silniej przez pył kwazary znajdowały się w galaktykach o bardziej zaburzonych kształtach. To wskazuje na to, iż jasne kwazary zapłonęły w wyniku niedawnej fuzji dwóch dużych galaktyk. Astronomowie zbadali tempo pochłaniania materii przez supermasywne czarne dziury w sercach kwazarów. Dalsze obserwacje wykonane przez Spitzera pokazały, że najczerwieńsze kwazary najaktywniej pochłaniające materię znajdowały się w  najbardziej zniekształconych galaktykach. Wspólnie Spitzer i Hubble były świadkiem galaktyk i kwazarów na etapie koewolucji, w okresie gdy stan kwazarów wciąż wpływał na galaktykę i na odwrót.

W ogólnej chronologii galaktycznej ewolucji wygląda na to, że fale nowych narodzin gwiazd pojawiają się przed zapaleniem centralnych kwazarów. -„Z naszych badań wynika, że początek formowania gwiazd poprzedza zapłon kwazara „- mówi Urrutia. -„Ewolucja kwazarów jest ściśle związana z ewolucją galaktyk i tworzeniem przez nie gwiazd.”

Źródła:

Spitzer, Hubble See Galaxy-Altering Quasars Ignite

NASA's Spitzer and Hubble Space Telescopes have caught sight of luminous quasars igniting after galaxies collide. Quasars are bright, energetic regions around giant, active black holes in galactic centers.

The new observations shed light on a key early period of galactic evolution when quasars and their host galaxies begin to interact, but before the two have settled down after recent galactic smashups.

„For the first time in a large sample, we are catching galactic systems when feedback between the galaxy and the quasar is still in action,” said Tanya Urrutia, a postdoctoral researcher at the Leibniz Institute for Astrophysics in Potsdam, Germany and lead author of a study appearing in the Astrophysical Journal. „Quasars profoundly influence galaxy evolution and they shape the properties of the massive galaxies we see today.”

Although immensely powerful and visible across billions of light years, quasars are actually quite tiny, at least compared to an entire galaxy. Quasars span a few light years, and their inner areas casting out high-velocity winds compare roughly in size only to that of our solar system. It takes a beam of light about ten hours to cross that distance. A large galaxy, however, stretches across tens of thousands of light years, or an area many millions of times larger.

„An amazing aspect of this work is that something that is happening on a very small scale can affect the host galaxy so much,” said Urrutia. „To put it in context, it is a bit like if somebody playing around with a stick at the beach could affect the behavior of all the oceans in the world.”

The transition of young, star-making galaxies to the old, quiet, elliptical galaxies we see in the modern Universe is strongly linked to the activity of central supermassive black holes, astronomers have learned. When galaxies merge together into a bigger galaxy, central black holes spark up as quasars, send out powerful winds and beam energy across the cosmos. The new study probes how the quasars work in altering the host galaxies' star-making abilities.

Urrutia and her team looked at 13 particularly jazzed-up quasars at a distance of about six billion light-years or so, back when the universe was a little more than half its current age. The quasars' light was reddened by the presence of lots of dust. Cosmic dust absorbs visible light and then re-emits it in longer, redder wavelengths, including the infrared light that Spitzer sees.

The dustier, redder quasars turned up in galaxies with more disturbed shapes, as revealed in observations by Hubble. This evidence pointed to those luminous quasars having been ignited by a recent major merger between two sizeable galaxies.

The astronomers also gauged how voraciously the supermassive black holes at the hearts of the quasars were feeding. In further Spitzer observations, the researchers saw that the reddest quasars most actively slurping up matter occurred in the most disturbed galaxies. In essence, Spitzer and Hubble witnessed the galaxies and quasars in a stage of co-evolution, with the state of one connected to the state of the other.  

Other findings of the new study bolster theories about where this shared evolution will lead. The galactic mergers, which ignited central quasars and shrouded them in dust, also kicked off waves of star formation. Stars form from pockets of cold gas and dust, and galaxy collisions are known to trigger bursts of star birth.

Notably, the fast-feeding black holes that sport prominent quasars in the study appear to be growing still in size. Astronomers have previously established a relationship between a central black hole's mass and the brightness of a host galaxy. However, in the young quasars studied, the black holes did not turn out to be as massive as would be expected. The black holes still have some catching up to do, it seems, with the rest of the processes spurred by the merger.

As the black holes grow, high-velocity winds from these monsters will scatter the cold gas needed to create new stars. In the process, the galaxies will start to transition from star-generating youth to an old age populated by dying stars. Urrutia and her team noted winds already rushing from some of the observed galaxies' central supermassive black holes.

In the overall chronology of galactic evolution, then, it looks like waves of new star birth happen before the central holes grow and their quasars flare. „According to our results, the onset of star formation preceded the ignition of the quasar,” said Urrutia. „The evolution of quasars is intimately linked with the evolution of galaxies and the formation of their stars.”

Written by admin

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *