Astronomové zachytili záblesk rekordně vzdálené galaxie poháněné černou dírou

Žádné vzdálenější aktivní galaktické jádro v oboru velmi vysokých energií dosud nikdo nepozoroval. Rekord ale není podle nové studie to nejdůležitější. Fotony, tedy částice, z nichž se skládá světlo i další druhy záření, k nám cestou prolétaly nastřádaným světlem všech hvězd a galaxií, které kdy ve vesmíru zazářily, a část se jich přitom ztratila.

Právě z toho, kolik jich ubylo, vědci přesněji změřili, kolik takového světla vesmír obsahuje. Zároveň popsali, jak černá díra v srdci vzdálené galaxie urychluje částice na téměř rychlost světla.

Galaxie poháněná černou dírou

Zdroj rekordního záblesku, objekt OP 313, patří mezi takzvaná aktivní galaktická jádra. Tak astronomové označují mimořádně jasná jádra galaxií, která pohání supermasivní černá díra v jejich středu. OP 313 se navíc řadí do podskupiny kvasarů s plochým rádiovým spektrem, tedy k vůbec nejjasnějším a nejvýkonnějším zdrojům záření ve vesmíru.

Související

Lukáš Bauer

Nejrychlejší hvězda v Mléčné dráze může…

Marek Kuřina

Tento týden bude na ranní obloze pozorovatelné…

Před zhruba 11 miliardami let byl vesmír nejaktivnější za celou svou historii, tomuto období se říká „kosmické poledne“ a hvězdy i galaxie v něm vznikaly rekordním tempem. Pak se vývoj zpomalil a vesmír se zklidnil. Právě na počátku této klidnější fáze, která trvá dodnes, vyslal OP 313 silný záblesk velmi vysokoenergetického záření gama. A ten dalekohledy LST-1 a MAGIC nyní zachytily.

Výsledky zveřejnily mezinárodní týmy CTAO LST a MAGIC v časopise Astronomy & Astrophysics. Dalekohled LST-1 přitom zdroj poprvé zachytil už v prosinci 2023, ještě ve svém zkušebním provozu, nová studie na toto pozorování navazuje.

Co prozradila cesta fotonů vesmírem

Prostor mezi galaxiemi vyplňuje slabé záření. Nastřádalo se tam za miliardy let ze světla všech hvězd a galaxií, které kdy zazářily. Astronomové mu říkají extragalaktické záření pozadí (EBL). Když jím prolétá záření gama, postupně slábne. Jakmile se totiž foton gama srazí s fotonem nastřádaného světla, oba zaniknou a promění se ve dvojici částic, elektron a pozitron. A čím delší cestu záření urazí, tím víc fotonů takto cestou ztratí.

Právě proto je rekordně vzdálený blazar tak cenným zdrojem informací. Z toho, o kolik jeho signál za osm miliard let zeslábl, vědci významně zpřesnili odhad hustoty nastřádaného světla, a navíc popsali, jak se jasnost zdroje měnila v čase. Když pak data z dalekohledů LST-1 a MAGIC doplnili o měření dalších observatoří, dozvěděli se také, co mohutný záblesk pohánělo.

Černá díra v centru OP 313 vyvrhuje výtrysk plazmatu a v něm urychluje husté hejno elektronů téměř na rychlost světla. Ty se následně srážejí s okolním světlem a při každé srážce předají fotonům část své energie.

Fotony tak získají velmi vysokou energii a právě takové záření dalekohledy LST-1 a MAGIC zachytily. Astronomové tento mechanismus označují jako leptonový scénář a jeho popis je významným krokem k pochopení dění v nitru podobných galaxií.

Zdroj: Astronomy & Astrophysics, Fyzikální ústav AV ČR