Daudzu galaktiku – pat mūsu pašu Piena Ceļa – sirdī slēpjas briesmonis. Šim briesmonim ir miljoniem vai miljardu Saules masa. Milzīgā gravitācija to ietin tumšā telpas un laika kokonā – supermasīvā melnajā caurumā. Bet, lai gan melnie caurumi ir paslēpti tumsā un ir grūti novērojami, tie var arī spīdēt spožāk nekā visa galaktika. Barojot, šie guļošie briesmoņi pamostas, pārvēršoties par kvazāru – vienu no Visuma spožākajiem objektiem. Enerģija, ko kvazārs izstaro kosmosā, ir tik spēcīga, ka tā var traucēt zvaigžņu veidošanos tūkstošiem gaismas gadu visās galaktikās. Taču šķiet, ka viena galaktika uzvar cīņā pret savu pamodušos liesmojošo briesmoni, un nesen publicētajā rakstā Astrofizikas žurnāls , astronomi cenšas noteikt, kā šī galaktika izdzīvo.
Animācija starpzvaigžņu vielai, kas iekrīt melnajā caurumā, izveidojot kvazāru – ESA
Kosmiskie sāncenši
Kad starpzvaigžņu putekļi un gāze tiek vilkti pretī supermasīvajam melnajam caurumam, tie spirālē uz iekšu veido 'akrecijas disku'. Galu galā šis materiāls izkritīs cauri 'notikumu horizontam' - robežai starp melno caurumu un pārējo Visumu, kur matērija un enerģija vairs nevar izbēgt. Akrecijas disku sasmalcina melnā cauruma gravitācija, radot neticamu berzi, siltumu un enerģiju. Diskā radītā enerģija var pārspēt visu apkārtējo galaktiku.
Kvazārs ne tikai sacenšas ar blakus esošajām zvaigznēm par spožāko objektu, bet arī par izejvielu. Melnais caurums burtiski ēd degvielas krājumus, kas citādi varētu tikt izmantoti nākotnes zvaigžņu veidošanai noteiktā galaktikā. Turklāt kvazāra starojums var uzkarsēt un izspridzināt gāzi galaktikā, ko sauc par 'izpūšanu'. Uzkarsētā un izkliedētā gāze vairs nevar veidot blīvus aukstus gabaliņus, kas nepieciešami, lai izraisītu zvaigžņu veidošanos. Mūsu pašreizējā izpratne par galaktikas evolūciju ir tāda, ka, tiklīdz galaktikā izveidojas kvazārs, zvaigžņu veidošanās beidzas — solis pretī šīs galaktikas neizbēgamai nāvei.
Pirmais attēls, kas jebkad uzņemts ar melno caurumu. Šajā attēlā redzams supermasīvā melnā cauruma kvēlojošais akrecijas disks Galaxy M 87 centrā. Visa mūsu Saules sistēma ietilptu centrālā melnā cauruma rādiusā, ko tvēris Notikumu horizonta teleskops
Jauns čempions
Tomēr 5,25 miljardu gaismas gadu attālumā no Zemes atrodas galaktika CQ4479. CQ4479 centrā ir supermasīvs melnais caurums ar 24 miljoniem saules masu. (Salīdzinājumam, Sagittarius A* (izrunā “A – zvaigzne”), supermasīvais melnais caurums Piena Ceļa centrā, ir 4,6 miljoni Saules masu.) Šis melnais caurums aktīvi barojas un ir kļuvis par kvazāru. Gāze no galaktikas strauji ieplūst kvazārā ar ātrumu 0,3 Saules masas (mūsu Saules masa) gadā, radot degošu akrecijas disku. Kvazārs spīd ar 200 miljardu Saules gaismu. Bet, neskatoties uz kvazāru, CQ4479 joprojām rada zvaigznes… daudzas no tām.
Reāls tālās galaktikas CQ4479 attēls, kas uzņemts Sloan Digital Sky Survey
Uguņošana debesīs
CQ4479 ir klasificēta kā “zvaigžņu uzliesmojuma” galaktika, kurā ir neticami zvaigžņu veidošanās ātrumi – pretēji tam, kas tiek gaidīts galaktikā ar aktīvu kvazāru. Mūsu Piena ceļš ģenerē starp 1,5 līdz 3 Saules masas zvaigžņu vērtībā katru gadu. CQ4479 rada 95! Tiek uzskatīts, ka zvaigžņu uzliesmojums ir galaktiku mijiedarbības rezultāts. Kad saduras divas galaktikas, gāzes no katras saplūst, kas var izraisīt masīvus zvaigžņu uzliesmojumus. Pat bez sadursmes galaktiku savstarpējā gravitācija, kas atrodas tuvu viena otrai, var satraukt starpzvaigžņu gāzi, kas katalizē zvaigžņu uzliesmojumus.
Antenu galaktikas, kas atrodas 45 miljonu gaismas gadu attālumā, ir zvaigžņu uzliesmojuma galaktikas piemērs, kas rodas NGC 4038/NGC 4039 sadursmes rezultātā. Spožie purpursarkanās krāsas apgabali ir visas vietas, kur saplūstošajās galaktikās dzimst jaunas zvaigznes. Abas galaktikas sadūrās apmēram pirms 500 miljoniem gadu. Pēc 400 miljoniem tie saplūdīs vienā galaktikā — Pateicība: NASA/ESA
Tarantulas miglājs ir visspēcīgākais zvaigžņu plīšanas reģions starp vietējām galaktikām. Tas atrodas Lielajā Magelāna mākonī, Piena Ceļa satelīta pundurgalaktikā, 160 000 gaismas gadu attālumā. Tajā ir dažas no lielākajām zināmajām zvaigznēm. Ja Tarantula atrastos tādā pašā attālumā no Zemes kā Oriona miglājs (apmēram 1300 gaismas gadu), tā spožā gaisma vakarā uz Zemi mestu ēnas – apm. NASA Habls
Šķiet, ka CQ4479 zvaigžņu veidošanās ātrums neatpaliek no supermasīvā melnā cauruma pieauguma. Šajā galaktikā ir palicis arī daudz zvaigžņu veidojoša materiāla. Klasificēts kā “aukstais kvazārs”, CQ4479 kvazārs eksistē līdzās galaktikai, kas galvenokārt sastāv no aukstās starpzvaigžņu gāzes – aptuveni 50–70% no galaktikas kopējās masas. Pašreizējā zvaigžņu veidošanās ātrumā galaktikā izbeigsies zvaigznes veidojošās gāzes aptuveni 500 miljonu gadu laikā — ja vien kvazārs galu galā neizslēgs galaktikas zvaigžņu veidošanos.
Kas ir kvazārs — Universe Today video ar Freizeru Keinu
Redzēt galaktikas pagātni un nākotni
CQ4479 zvaigžņu veidošanās periods jau ir ildzis 200–500 miljonus gadu. Un, ņemot vērā melnā cauruma masu un tā augšanas ātrumu, kvazārs ir bijis aktīvs vismaz 50 miljonus no šiem gadiem. Pēc tam kvazārs varētu būt zvaigžņu veidošanās “apdzēšanas” procesā. Ja tā, CQ4479 sniedz ieskatu galaktikas evolūcijas posmā, kuru mēs neesam pētījuši ļoti detalizēti, — periodā, kad zvaigžņu veidošanās palēninās aktīva kvazāra klātbūtnē. Šī aukstā kvazāra atklājuma nozīme ir tāda, ka zvaigžņu veidošanās nenotieknekavējotiesizslēgts — šo efektu, iespējams, iznīcina zvaigžņu uzliesmojuma galaktikas, kas cīnās pret saviem melnajiem caurumiem. Šis pētījums arī dod pirmo reizi, kad kvazārs ir izmērīts tieši attiecībā uz tā augšanu, zvaigžņu dzimstību un aukstās gāzes daudzumu attiecībā pret saimnieka galaktiku.
'Tas mums parāda, ka aktīvo melno caurumu pieaugums neaptur zvaigžņu dzimšanu acumirklī, kas ir pretrunā ar visām zinātniskajām prognozēm.'
Elisone Kirkpatrika – Kanzasas Universitātes docente un līdzautors
Galaxy M82 ir Piena Ceļam tuvākā zvaigžņu uzliesmojuma galaktika ar 12 miljoniem gaismas gadu. Tiek uzskatīts, ka zvaigžņu uzliesmojumu izraisīja gravitācijas mijiedarbība ar tās kaimiņu Galaxy M81. M82 spožie zvaigžņu veidošanās apgabali liek tai spīdēt
piecas reizes gaišāka par mūsu pašu galaktiku. - NASA
Lai gan kvazāri atrodas miljardiem gaismas gadu attālumā, tie joprojām ir tik apžilbinoši spilgti teleskopiem, ka tie aizsedz apkārtējās galaktikas redzamību. Kvazāra mērījumi CQ4479, ko izmantoja pētnieku grupa, tika veikti ar NASA/Vācijas Aviācijas un kosmosa centru. SOFIJA (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy) lidmašīnā uzstādīts teleskops. Ceļojot ar 747 lidmašīnu, SOFIA 3 metru teleskops varētu atdalīt CQ4479 kvazāra gaismu no apkārtējām zvaigznēm — vienīgais teleskops pasaulē (vai visā pasaulē), kas to spēj.
Teleskopa priekšrocība ir skatīšanās lielā augstumā virs lielas Zemes atmosfēras daļas, piemēram, kosmosa teleskops, vienlaikus spējot atgriezties uz Zemes, lai veiktu servisu un jauninājumus. Nākotne Džeimsa Veba kosmiskais teleskops redzēs Visumu infrasarkanajā gaismā tāpat kā SOFIA tagad, lai ielūkotos CQ4479 sirdī. Pēc tam Vebs varēs pētīt arī tālus kvazārus un sekot līdzi šim pētījumam par galaktiku evolūciju un attiecībām starp kvazāriem, zvaigžņu gāzi un zvaigžņu veidošanos.
SOFIA lidmašīnā uzstādītais teleskops darbībā – c. NASA
Guļošais milzis
Tuvāk mājām redzams mūsu pašu Piena Ceļa melnais caurums kvazāra aktivitātes pierādījumi pat pēdējo dažu miljonu gadu laikā. Pazīstami kā “Fermi burbuļi”, no mūsu galaktikas kodola izplūst divi milzīgi gamma un rentgena starojuma burbuļi, kas stiepjas 50 000 gaismas gadu garumā perpendikulāri galaktikas plaknei. Burbuļi, kas izstaro uz āru ar ātrumu gandrīz tūkstotis km sekundē, var būt mūsu supermasīvā melnā cauruma rezultāts, kas pirms miljoniem gadu mielojas ar starpzvaigžņu gāzes mākoni. Šis periods tagad ir beidzies, bet atbrīvotā enerģija joprojām ceļo pa kosmosu un ir redzama mūsu teleskopos - mūsu pašu pamodinātā briesmoņa gaudojuma atbalss.
Fermi burbuļu diagramma saistībā ar pārējo galaktiku
– NASA Godāras kosmosa lidojumu centrs
Vairāk, ko izpētīt
Oriģinālā pētījuma publikācija Gaismas miršana: rentgenstaru izbalējis aukstais kvazārs pie z ~ 0,405 – IOPscience Kevins C. Kuksun citi2020 (pieejams ar akadēmiskās iestādes pieteikšanās akreditācijas datiem)
Kas ir kvazārs? - Video Visums šodien
Galaktika, kas pārdzīvo melnā cauruma spēkus | wtsp.com
