Квазарите са едни от най-ярките обекти във Вселената и астрономите смятат, че са причинени от изхвърлянето на радиация от околната среда около активно хранеща се свръхмасова черна дупка. Астрономите използваха гравитацията от сравнително близка галактика като гравитационна леща, за да фокусират светлината от по-далечния квазар, придавайки тази впечатляваща гледка.
За първи път, използвайки нова техника, астрономите погледнаха вътре в квазар и измериха така наречения аккреционен диск около черната дупка. Проучването дава допълнително потвърждение за това, което учените отдавна подозират - че свръхмасивните черни дупки на квазарите са заобиколени от супер нагряти дискове от материал, който се спира в тях.
Резултатите от проекта, в който участват учени от Penn State University и Ohio State University, и наблюденията с рентгеновата обсерватория Чандра на НАСА започват да се съобщават днес (5 октомври 2006 г.) на срещата на Американската астрономическа компания (AAS) с висока енергийна астрофизика Дивизия в Сан Франциско.
Изследователският екип, ръководен от Кристофър Кочанек от щата Охайо, включва Ксиню Дай и Никълъс Морган от щата Охайо и Джордж Чартас и Гордън Гармире в щата Пен. Екипът изследва вътрешните структури на двата квазара, чиято светлина става видима само когато се случи една галактика да се разположи точно между тях и Земята, увеличавайки светлината им като леща. Астрономите оприличиха този ефект, известен като „гравитационно лещиране“ или „микроленинг“, за да могат да гледат квазарите под микроскоп.
„Има много модели, които се опитват да опишат какво се случва в квазара и преди това нито един от тях не може да бъде изключен. Сега някои от тях могат ”, каза Синю Дай, докторантура в щат Охайо, която наскоро спечели докторска степен в Пен щата. „Можем да започнем да правим по-прецизни модели на квазари и да придобием по-пълна представа за черните дупки.“
Гармир, от щата Пен, е главният изследовател на рентгеновата камера в обсерваторията на Чандра на НАСА, Advanced Advanced Imaging Spectrometer (ACIS), който астрономите са използвали за наблюдение на гравитационното обективиране на двата квазара. Тази рентгенова камера е замислена и разработена за НАСА от Penn State и Масачузетския технологичен институт под ръководството на Garmire, който е професорът по астрономия и астрофизика Evan Pugh в щата Penn. Почти всяко важно откритие на Чандра се основава на наблюдения с камерата ACIS.
Погледнати от Земята, квазари или квазизвездни обекти изглеждат като звезди. Те са изключително ярки, поради което можем да ги видим, въпреки че са сред най-отдалечените обекти във Вселената. Астрономите се озадачиха над квазарите десетилетия, преди да решат, че най-вероятно съдържат супермасивни черни дупки, формирани преди милиарди години. Материалът, който попада в черна дупка, свети ярко и в случай на квазари свети в широк спектър от енергии, включително видима светлина, радиовълни и рентгенови лъчи.
„Рентгеновите лъчи от акреционните дискове на черни дупки сондират емисионните области по-близо до черната дупка, отколкото тези в оптичната лента“, обяснява Чартас, старши научен сътрудник в щата Пен, който анализира рентгеновите данни, получени при мониторинг на няколко от обектите в това изследване на микросензирането. „Сравнявайки рентгеновите светлинни потоци от събитието на микросензирането с тези в няколко оптични диапазона, ние заключихме относителните размери на емисионните области. Това сравнение ни позволи да ограничим структурата на акреционния диск на черна дупка с различна дължина на вълната. "
Квазарите са толкова далеч, че дори и в най-модерните телескопи те обикновено изглеждат като мъничка точка на светлината. Но Айнщайн прогнозира, че масивните обекти в космоса понякога могат да действат като лещи, огъване и увеличаване на светлината от обекти, които са зад тях, както вижда наблюдател. Ефектът се нарича гравитационно лещиране и дава възможност на астрономите да изучават някои обекти с иначе недостижими детайли. „За щастие за нас понякога звездите и галактиките действат като телескопи с висока резолюция“, каза Кочанек. „Сега ние не просто гледаме квазар, а пробиваме самата вътрешност на квазара и се спускаме до мястото, където е черната дупка.“
Учените успяха да измерят размера на така наречения аккреционен диск около черната дупка във всеки квазар. Във всеки от тях дискът заобикаляше по-малка площ, която излъчваше рентгенови лъчи, сякаш материалът на диска се нагрява, докато пада в черната дупка в центъра. Това е, което те очакваха да видят, предвид настоящите представи за квазарите. Но вътрешният изглед ще им помогне да започнат да усъвършенстват тези понятия, каза Дай.
Ключов за проекта беше рентгеновата обсерватория Чандра на НАСА, която позволи на астрономите точно да измерват яркостта на рентгеновите лъчи на всеки квазар. Те съчетаха тези измервания с измервания от оптични телескопи, които принадлежат към Консорциума за телескопни системи за малки и умерени апертури и Оптичния гравитационен експеримент за гранулиране. Астрономите изследвали променливостта както на рентгеновите лъчи, така и на видимата светлина, идваща от квазарите и сравнявали тези измервания, за да изчислят размера на акредиращия диск във всеки от тях. Те използваха компютърна програма, която Кочанек създаде специално за такива изчисления, и я пуснаха на компютърен клъстер с 48 процесора. Изчисляването на всеки квазар отне около седмица.
Двата квазара, които те изучаваха, са кръстени RXJ1131-1231 и Q2237 + 0305 и няма нищо особено в тях, каза Кочанек, с изключение на това, че и двамата са гравитационно наети. Понастоящем той и неговата група проучват 20 такива квазари и те биха искали в крайна сметка да съберат рентгенови данни за всички тях.
Този проект е част от продължаващо сътрудничество между щата Охайо и щата Пен. Изследването се финансира от НАСА. Компютърният клъстер беше предоставен от Клъстер Охайо, инициатива на Оком компютърния център за суперкомпютри в Охайо (OSC), Съветът на регентите в Охайо и Групата на потребителите на цялата държава OSC. Центърът за космически полети „Маршал“ на НАСА в Хънтсвил, Алабама, ръководи програмата „Чандра“ за дирекция „Научна мисия“ на агенцията. Смитсоновската астрофизична обсерватория в Кеймбридж, Масачузетс, контролира науката и полетните операции от рентгенологичния център Чандра в Кеймбридж, Масачузетс.
Оригинален източник: PSU News Release
