Crni div s ruba vidljivog svemira

Multispektralna snimka radio-galaksije Herkul-A (Hercules A). Spektakularni „mlazovi“ materije (“jets of matter”) koji se vide na snimci nastaju uslijed gravitacije supermasivne crne rupe koja se nalazi u jezgri ovakvih galaksija, uključujući i galak

Multispektralna snimka radio-galaksije Herkul-A (Hercules A). Spektakularni „mlazovi“ materije (“jets of matter”) koji se vide na snimci nastaju uslijed gravitacije supermasivne crne rupe koja se nalazi u jezgri ovakvih galaksija, uključujući i galak

Ruski astrofizičari otkrili su dosad najveću crnu rupu, u radio-galaksiji RC J0311+0507 na samom rubu vidljivog svemira, 10 milijardi puta veću od Sunca. Otkriće je izazvalo šok: dosad nitko nije vjerovao da su tako masivni objekti mogli nastati u mladom svemiru, starom tek milijardu godina.

Što su radio-galaksije?

Unutar svake galaksije s aktivnom jezgrom, a radio-galaksije su upravo takve, djeluje 'stroj' koji se sastoji od supermasivne crne rupe i akrecijskog diska. 

Pad (akrecija) materije u crnu rupu najučinkovitiji je način za pretvaranje mase u energiju, učinkovitiji od eksplozije hidrogenske bombe. Ono što ostane „nakon ručka“ ispaljuje se u okolni prostor u obliku mlazova, tj. gigantskih snopova materije koji se prostiru stotinama svjetlosnih godina daleko u svemir (kao na slici). Mlaz je uzak snop relativističkih čestica koji izaziva sijanje u plinskom omotaču oko galaksije, i to sijanje se prepoznaje kao radio-galaksija.

Znanstvenici iz Specijalnog astrofizičkog opservatorija Ruske akademije znanosti (SAO RAN), smještene u Karačajevo-Čerkeziji, otkrili su dosada najveću crnu rupu na samom kraju vidljivog svemira.

Ona je toliko velika da čak i vrlo suzdržani astrofizičari nisu mogli sakriti svoje čuđenje. Masa ovog giganta deset je milijardi puta veća od mase našeg Sunca. Kozmički monstrum nalazi se na samom kraju radio-galaksije RC J0311+0507, koja je također otkrivena u ovom opservatoriju.

Taj objekt ima dosad neviđenu snagu. Njegovo zračenje u radio-dijapazonu milijunima puta je veće od zračenja običnih galaksija poput naše Mliječne staze.

„Supermasivna crna rupa nalazi se u zviježđu Kita i po svojim karakteristikama ubraja se u jedinstvene objekte iz ranog perioda svemira“, kaže za „Rosijsku gazetu“ Olga Željenkova, znanstvena novakinja na prirodno-matematičkom fakultetu i viši znanstveni suradnik SAO RAN-a. Proučavanje ovakvih objekta omogućuje stjecanje predodžbe o porijeklu i evoluciji svemira te bolje razumijevanje procesa rađanja ogromnog zvjezdanog sustava, što znači i svijeta koji nas okružuje.


Ruski teleskop RATAN-600. Geometrijska površina njegove antene iznosi 15.000 kvadratnih metara, dok je promjer glavnog ogledala 576 metara. Izvor: SAO RAN. 

„Veliki trio“ 

Projekt „Veliki trio“ program je potrage za dalekim radio-galaksijama koji SAO vrši pod vodstvom akademika Jurija Parijskog. U proučavanju su se koristili ruski radio-teleskop RATAN-600 i optički teleskop BTA koji se nalaze u Karačajevo-Čerkeziji, kao i američki radio-interferometar VLA (27 antena promjera 25 m u pustinji u New Mexicu).

Po udaljenosti od Zemlje novootkrivena radio-galaksija je na drugom mjestu. Ona je udaljena 12,3 milijarde svjetlosnih godina, a nastala je kada je svemir bio star nešto više od milijardu godina, tj. kada je po kozmičkim mjerilima bila vrlo mlada. Prvo mjesto zauzima radio-galaksija koju su 1999. otkrili europski astronomi. Prema procjenama stručnjaka njena svjetlost putovala je do nas više od 12,5 milijardi godina.

Otkriće je izazvalo živu raspravu u znanstvenim krugovima. Stručnjaci pokušavaju pojmiti kako su se takvi masivni objekti mogli formirati na samom početku postojanja svemira. Ranije se smatralo da na udaljenosti od 12-13 milijardi svjetlosnih godina nema takvih giganta. Prema jednoj hipotezi oni se pojavljuju pri spajanju izuzetno velikih crnih rupa. U svakom slučaju, proces formiranja supermasivnih objekata u ranim fazama postojanja svemira i dalje predstavlja zagonetku za astrofizičare. Treba istaknuti da tako dalekih i moćnih radio-galaksija nema mnogo - poznato ih je svega desetak. Istraživanja u tom pravcu se nastavljaju.

„Otkriti takav objekt znači pronaći iglu u stogu sijena. Samo jedna od tisuću galaksija je radio-galaksija, a supersnažni objekti krajnje su rijetka pojava - jedna od milijun galaksija je takva“, ističe Olga Željenkova.

Do otkrića je došlo u okviru projekta „Veliki trio“. Tako se zove program potrage za dalekim radio-galaksijama koji SAO vodi pod vodstvom akademika Jurija Parijskog. U proučavanju su se koristila tri najveća astronomska instrumenta: ruski radio-teleskop RATAN-600 i optički teleskop BTA koji se nalaze u Karačajevo-Čerkeziji, kao i američki radio-interferometar VLA (27 antena promjera 25 m u pustinji u New Mexicu).

Stručnjacipokušavajupojmitikakosusetakvimasivniobjektimogliformiratinasamompočetkupostojanjasvemira. Ranije se smatralo da na udaljenosti od 12-13 milijardi svjetlosnih godina nema takvih giganta.

Udaljenost do radio-galaksije utvrdio je vodeći znanstveni suradnik SAO Aleksandar Kopilov uz pomoć spektralnih analiza. Zatim je proučavanje objekta nastavljeno na engleskom interferometru MERLIN (mreža radio-teleskopa međusobno udaljenih po 200 km). Znanstvenicima je tako pošlo za rukom detaljizirati strukturu radio-izvora. Međutim, čak i toliki broj savršenih instrumenata nije bio dovoljan za detaljniju analizu. Zbog toga su u projekt uključeni radio-astronomi iz Velike Britanije i Nizozemske koji rade na europskom radio-interferometru u čiji sastav ulaze MERLIN i radio-teleskopi u Effelsbergu (Njemačka), Westerborgu (Nizozemska), Onsali (Švedska), Medicini (Italija) i Torunju (Poljska). Još jedan engleski teleskop proučavao je radio-galaksiju, ali u infracrvenom dijapazonu. Usporedba rezultata radio i infracrvenih mjerenja omogućilo je prezicnije određivanje mase supermasivne crne rupe. Ustanovilo se je da je ona preko 10 milijardi puta veća od mase Sunca.

„Unutar svake galaksije s aktivnom jezgrom, a radio-galaksije su upravo takve, djeluje 'stroj' koji se sastoji od supermasivne crne rupe i akrecijskog diska. Taj disk se formira od materije (prašina, plin, zvijezde) koja pada u rupu“, objašnjava Olga Željenkova. „‘Stroj’ proizvodi ogromnu količinu energije. Pad (akrecija) materije u crnu rupu je najučinkovitiji način za pretvaranje mase u energiju, učinkovitiji od eksplozije hidrogenske bombe. Pokazalo se da supermasivna crna rupa nije toliko ‘halapljiva’: za tako veliku snagu zračenja potrebno joj je godišnje ‘pojesti’ samo nekoliko zvijezda sličnih Suncu. Ono što ostane „nakon ručka“ ispaljuje se u okolni prostor u obliku mlazeva, tj. ogromnih snopova materije koji se prostiru stotinama svjetlosnih godina daleko u svemir. Mlaz je uzak snop relativističkih čestica koji izaziva sijanje u plinskom omotaču oko galaksije, i to sijanje se prepoznaje kao radio-galaksija. Kada ispali plotun čestica visoke energije, ‘centralni stroj’ može i stati. Tada se radio-izvor postepeno gasi, i to traje milijunima godina. Ponekad radio-izvor u aktivnoj galaksiji može ponovo buknuti, ako nova porcija materije dospije u ložište ‘središnjeg stroja’. Upravo zahvaljujući takvom izbacivanju energije moguće je otkriti ovaj objekt gotovo na samim granicama vidljivog svemira.“