Webb uchwycił kwazar RX J1131-1231

Nowe zdjęcie wykonane przez Teleskop Kosmiczny Jamesa Webba przedstawia soczewkowanie grawitacyjne kwazara znanego jako RX J1131-1231, znajdującego się około sześciu miliardów lat świetlnych od Ziemi w gwiazdozbiorze Pucharu.

Kwazary to niezwykle jasne aktywne jądrą galaktyczne (AGN). Czasami określane są jako obiekty quasi-gwiazdowe, w skrócie QSO. Emisja z AGN jest napędzana przez supermasywną czarną dziurę o masie od milionów do dziesiątek miliardów mas Słońca, otoczoną gazowym dyskiem akrecyjnym. Gaz w dysku opadający w kierunku czarnej dziury nagrzewa się i uwalnia energię w postaci promieniowania elektromagnetycznego. Energia promieniowania kwazarów jest ogromna – najpotężniejsze z nich mają jasność tysiące razy większą niż galaktyki takie jak Droga Mleczna. Teleskop Webba wykrył właśnie tego typu obiekt, oznaczony jako RX J1131-1231.

Jest on uważany przez astronomów, za jeden z najlepiej uchwyconych dzięki soczewkowaniu grawitacyjnemu, kwazarów odkrytych do tej pory, ponieważ galaktyka pierwszego planu rozmazuje obraz kwazara tła w jasny łuk i tworzy cztery obrazy obiektu.

Soczewkowanie grawitacyjne, po raz pierwszy przewidziane przez Einsteina, pozwala na badanie regionów w pobliżu czarnej dziury w odległych kwazarach, działając jak naturalny teleskop i powiększając światło emitowane tych źródeł. Cała materia we Wszechświecie, dzięki grawitacji, wypacza przestrzeń wokół siebie – im większa masa tym silniejszy efekt.

Wokół bardzo masywnych obiektów, takich jak galaktyki, światło, które przechodzi w pobliżu, podąża za tą wypaczoną przestrzenią, wydając się odchylać od pierwotnej ścieżki o wyraźnie widoczną wartość. Jedną z konsekwencji soczewkowania grawitacyjnego jest to, że może ono powiększać odległe obiekty astronomiczne, które w przeciwnym razie byłyby zbyt słabe lub odległe, umożliwiając naukowcom ich badanie.

Pomiary emisji promieniowania rentgenowskiego z kwazarów mogą wskazać, jak szybko wiruje centralna czarna dziura, co daje naukowcom istotne wskazówki na temat tego, jak te niezwykle gęste obiekty rosną w czasie.

Zdaniem astronomów, jeśli czarna dziura rośnie głównie w wyniku zderzeń i fuzji galaktyk, powinna gromadzić materiał w stabilnym dysku, a stały dopływ materii powinien przyspieszać obrót całej kosmicznej struktury. Z drugiej strony, gdyby czarna dziura rozwijała się w wyniku wielu mniejszych epizodów akrecji, gromadziłaby materiał z przypadkowych kierunków.

Obserwacje wykazały, że czarna dziura w RX J1131-1231 wiruje z prędkością ponad połowy prędkości światła, co sugeruje, że obiekt ten urósł w wyniku fuzji, a nie przyciągania materiału z różnych kierunków.

Obraz został uchwycony za pomocą instrumentu MIRI (Mid-Infrared Instrument) Webba w ramach programu obserwacji ciemnej materii – niewidoczna forma materii, która odpowiada za większość masy Wszechświata. Prowadzone przez Webba obserwacje kwazarów pozwalają astronomom badać naturę ciemnej materii dokładniej niż kiedykolwiek wcześniej.

Emil Gołoś