Quasarii sunt unele dintre cele mai strălucitoare obiecte din Univers, iar astronomii cred că sunt cauzate de revarsarea radiațiilor din mediul înconjurător, în jurul unei găuri negre supermasive care alimentează activ. Astronomii au folosit gravitația dintr-o galaxie relativ apropiată ca lentilă gravitațională pentru a focaliza lumina de la cvasarul mai îndepărtat, oferind această vedere impresionantă.
Pentru prima dată, folosind o tehnică nouă, astronomii au privit în interiorul unui quasar și au măsurat așa-numitul disc de acreție din jurul găurii negre. Studiul oferă o confirmare suplimentară a ceea ce oamenii de știință au suspectat de multă vreme - că găurile negre super-masive ale cvasarelor sunt înconjurate de discuri supraîncălzite de material care se învârte în ele.
Rezultatele proiectului, care a implicat oameni de știință de la Universitatea Penn State și Universitatea de Stat din Ohio, și observații cu Observatorul de raze X Chandra de la NASA sunt începute astăzi (5 octombrie 2006) în cadrul reuniunii American Astronomical Society (AAS) High Energy Astrophysics Divizia din San Francisco.
Echipa de cercetare, condusă de Christopher Kochanek din statul Ohio, include Xinyu Dai și Nicholas Morgan la Ohio State, George Chartas și Gordon Garmire la Penn State. Echipa a studiat structurile interioare ale celor două quasari, a căror lumină a devenit vizibilă doar atunci când o galaxie s-a întâmplat să se alinieze chiar între ei și Pământ, mărind lumina lor ca o lentilă. Astronomii au asemănat acest efect, cunoscut sub numele de „lentilă gravitațională” sau „microlensing”, pentru a putea privi cvasarul la un microscop.
„Există multe modele care încearcă să descrie ce se întâmplă în interiorul unui quasar și, înainte, niciunul dintre ele nu putea fi exclus. Acum, unele dintre ele pot ”, a declarat Xinyu Dai, un cercetător postdoctoral la Ohio State, care a câștigat recent diploma de doctorat la Penn State. „Putem începe să facem modele mai precise de quasari și să obținem o vedere mai completă a găurilor negre.”
Garmire, din statul Penn, este investigatorul principal al camerei cu raze X din observatorul Chandra al NASA, Advanced CCD Imaging Spectrometer (ACIS), pe care astronomii îl foloseau pentru a observa lentilele gravitaționale ale celor două quasari. Această cameră cu raze X a fost concepută și dezvoltată pentru NASA de Penn State și Institutul de Tehnologie din Massachusetts sub conducerea Garmire, care este profesorul de astronomie și astrofizică Evan Pugh la Penn State. Practic, fiecare descoperire Chandra importantă s-a bazat pe observații cu camera ACIS.
Văzute de pe Pământ, cvasari sau obiecte cvasi-stelare, arată ca niște stele. Sunt extrem de luminoase, motiv pentru care le putem vedea chiar dacă sunt printre cele mai îndepărtate obiecte din univers. Astronomii s-au încurcat peste cvasi de zeci de ani înainte de a decide că, cel mai probabil, conțin găuri negre super-masive, care au format miliarde de ani în urmă. Materialul care se încadrează într-o gaură neagră strălucește puternic și, în cazul cvasarelor, strălucește într-o gamă largă de energii, inclusiv lumina vizibilă, undele radio și razele X.
„Razele X de pe discurile de acreție ale regiunilor de emisie ale sondelor găurilor negre mai apropiate de gaura neagră decât cele din banda optică”, explică Chartas, un asociat principal de cercetare la Penn State, care a analizat datele cu raze X obținute în urma monitorizării mai multor obiectele din acest studiu de microlensificare. „Comparând fasciculele cu raze X ale unui eveniment microlensing cu cele din mai multe benzi optice, am dedus dimensiunile relative ale regiunilor de emisie. Această comparație ne-a permis să restrângem structura discului de acumulare a unei găuri negre la diferite lungimi de undă. "
Quasarele sunt atât de departe încât, chiar și în cele mai avansate telescoape, par în mod normal un punct de lumină minuscul. Dar Einstein a prezis că obiectele masive din spațiu pot acționa uneori ca lentile, îndoind și mărind lumina de la obiectele care se află în spatele lor, așa cum vede un observator. Efectul se numește lentilă gravitațională și permite astronomilor să studieze anumite obiecte într-un detaliu altfel imposibil de obținut. „Din fericire pentru noi, uneori stelele și galaxiile acționează ca niște telescoape de înaltă rezoluție”, a spus Kochanek. „Acum nu ne uităm doar la un quasar, căutăm chiar interiorul unui quasar și ajungem până unde este gaura neagră.”
Oamenii de știință au reușit să măsoare dimensiunea așa-numitului disc de acreție din jurul găurii negre din interiorul fiecărui cvasar. În fiecare, discul înconjura o zonă mai mică, care emitea raze X, de parcă materialul discului era încălzit în timp ce cădea în gaura neagră din centru. Asta se așteptau să vadă, având în vedere noțiunile actuale despre cvasari. Dar punctul de vedere interior îi va ajuta să înceapă să perfecționeze aceste noțiuni, a spus Dai.
Cheia proiectului a fost Observatorul Chandra X-Ray al NASA, care le-a permis astronomilor să măsoare cu exactitate luminozitatea regiunii emitente de raze X din fiecare cvasar. Ei au cuplat aceste măsurători cu cele de la telescoape optice care aparțin Consorțiului Sistemului de Cercetare a Telescopului pentru Apertură Mică și Moderată și Experimentul de Lentare Gravitativă Optică. Astronomii au studiat variabilitatea atât a razelor X, cât și a luminii vizibile provenite din cvasari și au comparat aceste măsurători pentru a calcula dimensiunea discului de acreție din fiecare. Ei au folosit un program de calculator creat de Kochanek special pentru astfel de calcule și l-au rulat pe un cluster de calculatoare cu 48 de procesoare. Calculele pentru fiecare quasar au durat aproximativ o săptămână pentru a fi finalizate.
Cele două quasare pe care le-au studiat poartă numele de RXJ1131-1231 și Q2237 + 0305, și nu este nimic special despre ele, a spus Kochanek, cu excepția faptului că ambele au fost lentile gravitaționale. El și grupul său studiază în prezent 20 de astfel de quasari cu lentile și le-ar plăcea să adune în cele din urmă date cu raze X pe toate.
Acest proiect face parte dintr-o colaborare continuă între statul Ohio și statul Penn. Cercetarea este finanțată de NASA. Clusterul informatic a fost furnizat de Cluster Ohio, o inițiativă a Ohio Supercomputer Center (OSC), a Ohio Board of Regents și a grupului de utilizatori OSC Statewide. Centrul de zbor spațial Marshall al NASA din Huntsville, Alabama, gestionează programul Chandra pentru direcția misiunii științifice a agenției. Observatorul astrofizic Smithsonian din Cambridge, Massachusetts, controlează operațiunile de știință și zbor din Centrul de raze X Chandra din Cambridge, Massachusetts.
Sursa originală: Comunicat de presă PSU
