Kvazarji so nekateri najsvetlejši predmeti v vesolju in astronomi verjamejo, da jih je povzročil izliv sevanja iz okolja okoli aktivne prehranjevalne supermasivne črne luknje. Astronomi so gravitacijo iz relativno bližnje galaksije uporabili kot gravitacijsko lečo, da so svetlobo usmerili iz bolj oddaljenega kvazarja, kar je dalo ta impresiven pogled.
Prvič so astronomi z uporabo nove tehnike pogledali v kvazar in izmerili tako imenovani disk za izločanje okoli črne luknje. Študija daje dodatno potrditev za tisto, kar znanstveniki že dolgo sumijo - da so supermasivne črne luknje kvazarjev obkrožene s segretimi diski materiala, ki se spiralno vrti v njih.
Rezultati projekta, v katerem so sodelovali znanstveniki z univerze Penn State in Ohio State University, in opazovanja z NASA-jevim rentgenskim opazovalnikom Chandra se začnejo poročati danes (5. oktobra 2006) na zasedanju Visoke energetske astrofizike Ameriškega astronomskega društva (AAS) Divizija v San Franciscu.
V raziskovalno skupino, ki jo je vodil Christopher Kochanek iz zvezne države Ohio, so Xinyu Dai in Nicholas Morgan iz države Ohio ter George Chartas in Gordon Garmire iz države Penn. Skupina je preučevala notranje strukture obeh kvazarjev, katerih svetloba je postala vidna šele, ko se je galaksija med njimi in Zemljo prilegala naravnost in povečala njihovo svetlobo kot lečo. Astronomi so primerjali ta učinek, znan kot "gravitacijsko leče" ali "mikrolečenje", da so lahko kvazarje gledali pod mikroskopom.
"Obstaja veliko modelov, ki poskušajo opisati, kaj se dogaja znotraj kvazarja, in prej nobenega od njih ni bilo mogoče izključiti. Zdaj jih lahko nekaj, "je dejala Xinyu Dai, podoktorska raziskovalka v zvezni državi Ohio, ki je pred kratkim pridobila doktorat v državi Penn. "Lahko začnemo izdelovati natančnejše modele kvazarjev in pridobiti popolnejši pogled na črne luknje."
Garmire, Penn State, je glavni preiskovalec rentgenske kamere Nasinega opazovalnika Chandra, naprednega CCD slikovnega spektrometra (ACIS), ki so ga astronomi opazovali gravitacijsko lečo obeh kvazarjev. To rentgensko kamero sta zasnovala in razvila za NASA Penn State in Massachusetts Institute of Technology pod vodstvom Garmirea, ki je profesor astronomije in astrofizike Evan Pugh v državi Penn. Skoraj vsako pomembno odkritje Chandra je temeljilo na opažanjih s kamero ACIS.
Gledano z Zemlje, kvazarji ali kvazi zvezdni predmeti izgledajo kot zvezde. So izjemno svetli, zato jih lahko vidimo, čeprav spadajo med najbolj oddaljene predmete v vesolju. Astronomi so desetletja zmedeni nad kvazarji, preden so se odločili, da najverjetneje vsebujejo super masivne črne luknje, ki so se oblikovale pred milijardami let. Material, ki pade v črno luknjo, močno sveti, pri kvazarjih pa sije skozi široko paleto energij, vključno z vidno svetlobo, radijskimi valovi in rentgenskimi žarki.
"Rentgenski žarki iz akreacijskih diskov črnih lukenj sondirajo emisijska območja bližje črni luknji kot tisti v optičnem pasu," pojasnjuje Chartas, višji znanstveni sodelavec v državi Penn, ki je analiziral podatke rentgenskih žarkov, pridobljene s spremljanjem več predmeti v tej mikroleščilni raziskavi. »S primerjanjem rentgenskih svetlobnih tokov dogodka mikrolesenja s tistimi v več optičnih pasovih smo sklepali o relativnih velikostih emisijskih območij. Ta primerjava nam je omogočila omejitev strukture diskrecijskega diska črne luknje pri različnih valovnih dolžinah. "
Kvazarji so tako daleč, da so tudi v najnaprednejših teleskopih običajno videti kot drobna luč svetlobe. Toda Einstein je predvideval, da lahko ogromni predmeti v vesolju včasih delujejo kot leče, upogibanje in povečevanje svetlobe iz predmetov, ki so za njimi, kot je opazil opazovalec. Učinek se imenuje gravitacijsko leče in astronomom omogoča preučevanje nekaterih predmetov v sicer nedosegljivih podrobnostih. "Na srečo nas včasih zvezde in galaksije delujejo kot teleskopi z visoko ločljivostjo," je dejal Kochanek. "Zdaj ne gledamo samo na kvazar, temveč sondiramo v notranjost kvazarja in se spuščamo tja, kjer je črna luknja."
Znanstveniki so lahko izmerili velikost tako imenovanega diskrecijskega diska okoli črne luknje v vsakem kvazarju. V vsakem je disk obkrožil manjše območje, ki je oddajalo rentgenske žarke, kot da se material diska segreje, ko pade v črno luknjo na sredini. To so pričakovali glede na trenutne predstave o kvazarjih. Toda pogled v notranjost jim bo pomagal začeti izpopolnjevati te predstave, je dejal Dai.
Ključen pri projektu je bil Nasin rentgenski observatorij Chandra, ki je astronomom omogočil natančno merjenje svetlosti območja, ki ga oddajajo rentgenski žarki vsakega kvazarja. Meritve so povezali z meritvami iz optičnih teleskopov, ki spadajo v Konzorcij sistemskih teleskopskih sistemov za majhne in zmerne zaslonke in eksperiment optičnega gravitacijskega lečenja. Astronomi so preučevali spremenljivost rentgenskih žarkov in vidne svetlobe, ki prihajajo iz kvazarjev, in primerjali te meritve, da so izračunali velikost akumulacijskega diska v vsakem. Uporabili so računalniški program, ki ga je Kochanek ustvaril posebej za takšne izračune, in ga izvajali na računalniški grozdu z 48 procesorji. Izračuni za vsak kvazar so trajali približno en teden.
Kochanek je dejal, da sta dva kvazarja, ki sta jih preučevala, poimenovana RXJ1131-1231 in Q2237 + 0305. Trenutno s svojo skupino preučuje 20 takšnih izposojenih kvazarjev in bi radi na koncu zbrali vse podatke o rentgenskih žarkih.
Ta projekt je del stalnega sodelovanja med zvezno državo Ohio in državo Penn. Raziskavo financira NASA. Računalniški grozd so prispevali Cluster Ohio, pobuda Ohio superračunalniškega centra (OSC), regenta Ohio in skupnost uporabnikov OSC Statewide. Nasin vesoljski letalski center Marshall v Huntsvilleu v Alabami vodi program Chandra za Direkcijo za znanstveno misijo agencije. Smithsonian Astrophysical Observatory v Cambridgeu v Massachusettsu nadzira znanost in letalske operacije iz rentgenskega centra Chandra v Cambridgeu v Massachusettsu.
Izvirni vir: PSU News Release
