JEDAN KVAZAR - DVE CRNE RUPE
Koliko je udaljen najbliži poznati kvazar?
Zavisi od toga šta podrazumevamo pod pojmom kvazar. Ako malo uže definišemo pojam kvazara kao jedne podvrste aktivnih nukleusa onda je najbliži Markarian 231 u Velikom Medvedu, udaljenost do njega je oko 600 miliona svetlosnih godina. Međutim, ako gledamo širi pojam odnosno pojam aktivnih galaktičkih nukleusa, odnosno gledamo i blazare i sve ostalo, onda je to ranije već pomenuti Mrk 421 (400 miliona godina).
Blazari i kvazari su rođena braća; nasuprot široko rasprostranjenom mišljenju ljudi da su samo kvazari "ono pravo". Nekad se doduše sve to jeste nazivalo kvazarima ali danas (uz još štošta) je preimenovano i spada u aktivna galaktička jezgra (AGN). Razlika među pojmovima koja spadaju u AGN klasifikaciju je vrlo suptilna i teško razumljiva svima koji nisu diplomirali astronomiju ili astrofiziku. Najprostije rečeno, klasifikacija se izvodi iz opsega u kome pojedine vrste AGN emituju/ne emituju. Takođe, sve vezano za emisiju blazara uglavnom potiče od relativističkog džeta (mlaza izbačene materije) i veoma je promenljivo u kratkom vremenskom periodu - naprosto jer je i crna rupa vlasnica džeta mala u prečniku, pa se veoma brzo menja njen sjaj u zavisnosti od toga šta je tog dana imala za ručak. Kvazari u užem smislu se, s druge strane, dele na "glasne" i "tihe" u radio opsegu a i emisija im je specifičnija. Oni su itekako vidljivi u optičkom opsegu i po pravilu su dosta sjajniji od svojih matičnih galaksija. Takođe značajan deo emisije otpada i na akrecioni disk, koji nije skriven tamnim torusom prašine već je naprosto otvoren prema nama. Štaviše, akrecioni disk je glavni izvor onoga što mi vidimo kao kvazarsku emisiju. Materija se naprosto melje i kompresuje u čistu energiju (efikasnost ide i do 30-40%) što je jedan od najefikasnijih pretvaranja materije u energiju u kosmosu. Ta energija odnosno nekadašnja materija nije ni videla crnu rupu, sve je to izbačeno iz akrecionog diska. Pritom spiralno kretanje materije (uglavnom gasa) kroz akrecioni disk podrazumeva veliko ubrzanje i konstantno trenje materije po slojevima koji rotiraju različitim brzinama.
Kod blazara relativistički džet gleda u nas, a kod kvazara mi gledamo u akrecioni disk, jel tako? Najprostije rečeno da, mada je priča koja stoji iza te tvrdnje toliko komplikovanija da nečije godine života i istraživanja kao i kilometri teksta mogu da se spakuju u objašnjenje te tvrdnje. Dakle, Mrk 231 je kvazar i to BAL tipa, to znači da ima široke apsorpcione linije u svom spektru. One nastaju tako što džet ispaljuje približno u našem pravcu sve i svašta pa i neke gasove. Slojevi tih gasova vrše apsorpciju svetla samog kvazara koja je krenula prema nama, nešto kao što se Sunce probija kroz slojeve cirusa u letnje popodne. U spektru kvazara možemo naići na "rupe" na pojedinim frekvencijama gde je oblak vršio apsorpciju, a na osnovu crvenog pomaka možemo čak i odrediti na kojoj se distanci nalazi oblak između posmatranog objekta i nas. Ovo su osnovne stvari u astronomskoj spektroskopiji ali je fascinantno koliko su zapravo jednostavne za nas iz XXI veka da ih shvatimo. A koliko je bilo teško doći do tih, na prvi pogled jednostavnih saznanja prethodnih vekova - to je možda još fascinantnije.
A kako stoje stvari ako želimo da snimimo galaksiju koja je domaćin kvazara?
Tu se stvari malo komplikuju. Kao prvo, malo je galaksija koje imaju dovoljan sjaj da budu snimljene amaterskim teleskopima na pola milijarde svetlosnih godina odavde - pa naviše. Odnosno, nisu galaksije tamne već su naši teleskopi mali... Ali lista kvazara koji su sjajniji od magnitude 15 je prilična - 17 njih ukupno. Zašto su oni sjajni a njihove galaksije ne?
To je vrlo slično situaciji u kojoj noću na otvorenom putu van grada vidite auto ispred vas sa upaljenim dugim svetlima. Vi vidite svetla ali ne i auto. Dakle ovde se vidi kvazar magnitude 13.6mag i njegov položaj je označen.
Što se tiče prirode ovog objekta, jasno je šta je u pitanju - njegov spektar imamo. Čak je vidljivo i da oblaci ispred kvazara vrše apsorpciju. A osim toga emisija materije iz kvazara može da da reperkusije na matičnu galaksiju, odnosno na njenu sposobnost da produkuje nove zvezde. Pritom je opisan mehanizam po kome materija iz jezgra ume da uguši proces nastanka novih zvezda, ali i obrnut proces, kad kvazar svojom emisijom izaziva turbulencije i kondenzaciju u oblacima okolo i izaziva lančano stvaranje novih mladih stelarnih asocijacija. Koji će proces prevagnuti zavisi od slučaja do slučaja.
Sve okolne galaksije možemo podeliti i po boji pa tako imamo i "crvene" i "plave" galaksije. Crvene su one kod kojih je produkcija zvezda okončana i sve zvezde u galaksiji su stare. Plave galaksije su, obrnuto, bogate mladim zvezdama i one veoma često imaju aktivne nukleuse. Ova na prvi pogled veoma prosta podela je zapravo odličan putokaz na šta treba obratiti pažnju... Recimo udaljene aktivne galaksije ne spadaju u nijednu kategoriju već nekako između, odnosno u "zelene" galaksije. To je siguran znak da se zvezdana sinteza u ovim galaksijama upravo bliži kraju.
Ova boja galaksija je još nekome pala na pamet. Benjamin Markarian je još 1963. godine primetio da mnoge galaksije imaju veoma jaku ultraljubičastu komponentu (UV). To je astronom po kome je Markarianov lanac dobio naziv; on je prvi izmerio koherentno kretanje članica tog lanca u jednom smeru i izneo shvatanje da to nije rezultat slučajnog rasporeda u prostoru. Opservatorija u kojoj je radio, Bjurakan (Byurakan) se nalazila u Jermeniji, u velikoj ravnici između Ararata i Aragaca, dve ogromne vulkanske planine od po 4 i 5 hiljada metara. Šanse da ovde atmosfera bude pošteđena turbulencija su velike i dotična selendra je perfektno odabrano mesto za opservatoriju - što generalno nije uvek bio slučaj u SSSR. Markarian je vrlo brzo odlučio da snimi i spektroskopski sistematizuje sve galaksije koje su sjajnije u UV opsegu nego u vizuelnom i tako je nastao čuveni Markarian katalog, poznat po skraćenici Mrk. Za snimanje je bio određen Šmit od jednog metra i katalog od 1500 čudesa (od kojih je jedan dobar deo otpadao na kvazare) je bio gotov za godinu dana. Tom prilikom odrednica Mrk 231 je označavala upravo ono što nas interesuje.
Snimak koji vidite je rastegnut u crno-belom da bi prikazao više eventualnih detalja, RGB snimak bi kapitulirao značajno pre i isplivalo bi mnogo šuma uključujući i kolorni šum. U ovom slučaju je snimak u originalnoj rezoluciji (nije uvećan ni smanjen) a isečak gore levo je uvećan tri puta i dodatno osvetljen da bi se videla bleda matična galaksija. Koliko odavde mogu da izmerim, prečnik galaksije je oko 37 ark-sekundi.
Ono što je interesantno za ovu galaksiju je da je ona, kao i veliki deo ostalih galaksija, nastala spajanjem dve prethodne galaksije. Pritom su se i dve crne rupe iz jezgara tih galaksija približile jedna drugoj. Teorijski problem dve crne rupe je jako dobro proučen; sve ide glatko dok se dve crne rupe, čisteći okolnu materiju, približavaju jedna drugoj. Međutim, kad dođu na distancu od jednog ili dva parseka onda sve to pada u vodu. Sistem sastavljen od dve crne rupe može biti jako stabilan odnosno nema načina kako dalje da izgubi energiju. Nikakve materije između tih rupa više odavno nema, sve je već usisano; distanca od jednog parseka je u svemiru praktično ništa. I na kraju proces padanja jedne crne rupe u drugu može da traje mnogo duže od trenutne starosti svemira.
Ako pretpostavimo da Mrk 231 ima dve crne rupe u centru, kakve su šanse da to snimimo i izmerimo? Praktično nikakve, i to računajući i spektroskopiju i radio-astronomiju. Naši teleskopi na tim distancama ne mogu da razluče dva objekta na odstojanju od recimo jednog parseka. Čak je i pomeranje emisionih linija u smislu Doplerovog efekta ovde bilo ni od kakve pomoći: nismo registrovali dve crne rupe u ovoj galaksiji. A one ako postoje svakako vredno rade - sjaj samog kvazara je dokaz da tamo ima aktivnosti, odnosno najmanje jedne crne rupe. Na kraju su Kinezi izneli zanimljivu teoriju: dve crne rupe koje rotiraju jedna oko druge su pritom oko sebe počistile prostor u akrecionom disku. Taj očišćen prostor je jedna obična rupa toroidnog oblika. Sjaj akrecionog diska sa rupom u sredini se perfektno matematički slaže sa izmerenim sjajem kroz spektar, naročito je bitno slaganje modela i realnosti gde se vidi da kriva sjaja značajno pada kroz UV deo spektra. Model je čak i dao primer masa crnih rupa: veća je 150 a manja 4.5 miliona Sunčevih masa, međusobno rastojanje 600 astronomskih jedinica.
Šteta je što nemam više ekspozicija (38 po pola minuta) jer bi se matična galaksija ovog kvazara bolje videla. A pošto je to nama najbliži kvazar - teško da bih neku drugu galaksiju sa kvazarom uopšte mogao da snimim. Velika većina kvazara ima magnitude koje nisu dostupne mom teleskopu a tek njihove galaksije...
Zavisi od toga šta podrazumevamo pod pojmom kvazar. Ako malo uže definišemo pojam kvazara kao jedne podvrste aktivnih nukleusa onda je najbliži Markarian 231 u Velikom Medvedu, udaljenost do njega je oko 600 miliona svetlosnih godina. Međutim, ako gledamo širi pojam odnosno pojam aktivnih galaktičkih nukleusa, odnosno gledamo i blazare i sve ostalo, onda je to ranije već pomenuti Mrk 421 (400 miliona godina).
Blazari i kvazari su rođena braća; nasuprot široko rasprostranjenom mišljenju ljudi da su samo kvazari "ono pravo". Nekad se doduše sve to jeste nazivalo kvazarima ali danas (uz još štošta) je preimenovano i spada u aktivna galaktička jezgra (AGN). Razlika među pojmovima koja spadaju u AGN klasifikaciju je vrlo suptilna i teško razumljiva svima koji nisu diplomirali astronomiju ili astrofiziku. Najprostije rečeno, klasifikacija se izvodi iz opsega u kome pojedine vrste AGN emituju/ne emituju. Takođe, sve vezano za emisiju blazara uglavnom potiče od relativističkog džeta (mlaza izbačene materije) i veoma je promenljivo u kratkom vremenskom periodu - naprosto jer je i crna rupa vlasnica džeta mala u prečniku, pa se veoma brzo menja njen sjaj u zavisnosti od toga šta je tog dana imala za ručak. Kvazari u užem smislu se, s druge strane, dele na "glasne" i "tihe" u radio opsegu a i emisija im je specifičnija. Oni su itekako vidljivi u optičkom opsegu i po pravilu su dosta sjajniji od svojih matičnih galaksija. Takođe značajan deo emisije otpada i na akrecioni disk, koji nije skriven tamnim torusom prašine već je naprosto otvoren prema nama. Štaviše, akrecioni disk je glavni izvor onoga što mi vidimo kao kvazarsku emisiju. Materija se naprosto melje i kompresuje u čistu energiju (efikasnost ide i do 30-40%) što je jedan od najefikasnijih pretvaranja materije u energiju u kosmosu. Ta energija odnosno nekadašnja materija nije ni videla crnu rupu, sve je to izbačeno iz akrecionog diska. Pritom spiralno kretanje materije (uglavnom gasa) kroz akrecioni disk podrazumeva veliko ubrzanje i konstantno trenje materije po slojevima koji rotiraju različitim brzinama.
Kod blazara relativistički džet gleda u nas, a kod kvazara mi gledamo u akrecioni disk, jel tako? Najprostije rečeno da, mada je priča koja stoji iza te tvrdnje toliko komplikovanija da nečije godine života i istraživanja kao i kilometri teksta mogu da se spakuju u objašnjenje te tvrdnje. Dakle, Mrk 231 je kvazar i to BAL tipa, to znači da ima široke apsorpcione linije u svom spektru. One nastaju tako što džet ispaljuje približno u našem pravcu sve i svašta pa i neke gasove. Slojevi tih gasova vrše apsorpciju svetla samog kvazara koja je krenula prema nama, nešto kao što se Sunce probija kroz slojeve cirusa u letnje popodne. U spektru kvazara možemo naići na "rupe" na pojedinim frekvencijama gde je oblak vršio apsorpciju, a na osnovu crvenog pomaka možemo čak i odrediti na kojoj se distanci nalazi oblak između posmatranog objekta i nas. Ovo su osnovne stvari u astronomskoj spektroskopiji ali je fascinantno koliko su zapravo jednostavne za nas iz XXI veka da ih shvatimo. A koliko je bilo teško doći do tih, na prvi pogled jednostavnih saznanja prethodnih vekova - to je možda još fascinantnije.
A kako stoje stvari ako želimo da snimimo galaksiju koja je domaćin kvazara?
Tu se stvari malo komplikuju. Kao prvo, malo je galaksija koje imaju dovoljan sjaj da budu snimljene amaterskim teleskopima na pola milijarde svetlosnih godina odavde - pa naviše. Odnosno, nisu galaksije tamne već su naši teleskopi mali... Ali lista kvazara koji su sjajniji od magnitude 15 je prilična - 17 njih ukupno. Zašto su oni sjajni a njihove galaksije ne?
To je vrlo slično situaciji u kojoj noću na otvorenom putu van grada vidite auto ispred vas sa upaljenim dugim svetlima. Vi vidite svetla ali ne i auto. Dakle ovde se vidi kvazar magnitude 13.6mag i njegov položaj je označen.
Što se tiče prirode ovog objekta, jasno je šta je u pitanju - njegov spektar imamo. Čak je vidljivo i da oblaci ispred kvazara vrše apsorpciju. A osim toga emisija materije iz kvazara može da da reperkusije na matičnu galaksiju, odnosno na njenu sposobnost da produkuje nove zvezde. Pritom je opisan mehanizam po kome materija iz jezgra ume da uguši proces nastanka novih zvezda, ali i obrnut proces, kad kvazar svojom emisijom izaziva turbulencije i kondenzaciju u oblacima okolo i izaziva lančano stvaranje novih mladih stelarnih asocijacija. Koji će proces prevagnuti zavisi od slučaja do slučaja.
Sve okolne galaksije možemo podeliti i po boji pa tako imamo i "crvene" i "plave" galaksije. Crvene su one kod kojih je produkcija zvezda okončana i sve zvezde u galaksiji su stare. Plave galaksije su, obrnuto, bogate mladim zvezdama i one veoma često imaju aktivne nukleuse. Ova na prvi pogled veoma prosta podela je zapravo odličan putokaz na šta treba obratiti pažnju... Recimo udaljene aktivne galaksije ne spadaju u nijednu kategoriju već nekako između, odnosno u "zelene" galaksije. To je siguran znak da se zvezdana sinteza u ovim galaksijama upravo bliži kraju.
Ova boja galaksija je još nekome pala na pamet. Benjamin Markarian je još 1963. godine primetio da mnoge galaksije imaju veoma jaku ultraljubičastu komponentu (UV). To je astronom po kome je Markarianov lanac dobio naziv; on je prvi izmerio koherentno kretanje članica tog lanca u jednom smeru i izneo shvatanje da to nije rezultat slučajnog rasporeda u prostoru. Opservatorija u kojoj je radio, Bjurakan (Byurakan) se nalazila u Jermeniji, u velikoj ravnici između Ararata i Aragaca, dve ogromne vulkanske planine od po 4 i 5 hiljada metara. Šanse da ovde atmosfera bude pošteđena turbulencija su velike i dotična selendra je perfektno odabrano mesto za opservatoriju - što generalno nije uvek bio slučaj u SSSR. Markarian je vrlo brzo odlučio da snimi i spektroskopski sistematizuje sve galaksije koje su sjajnije u UV opsegu nego u vizuelnom i tako je nastao čuveni Markarian katalog, poznat po skraćenici Mrk. Za snimanje je bio određen Šmit od jednog metra i katalog od 1500 čudesa (od kojih je jedan dobar deo otpadao na kvazare) je bio gotov za godinu dana. Tom prilikom odrednica Mrk 231 je označavala upravo ono što nas interesuje.
Snimak koji vidite je rastegnut u crno-belom da bi prikazao više eventualnih detalja, RGB snimak bi kapitulirao značajno pre i isplivalo bi mnogo šuma uključujući i kolorni šum. U ovom slučaju je snimak u originalnoj rezoluciji (nije uvećan ni smanjen) a isečak gore levo je uvećan tri puta i dodatno osvetljen da bi se videla bleda matična galaksija. Koliko odavde mogu da izmerim, prečnik galaksije je oko 37 ark-sekundi.
Ono što je interesantno za ovu galaksiju je da je ona, kao i veliki deo ostalih galaksija, nastala spajanjem dve prethodne galaksije. Pritom su se i dve crne rupe iz jezgara tih galaksija približile jedna drugoj. Teorijski problem dve crne rupe je jako dobro proučen; sve ide glatko dok se dve crne rupe, čisteći okolnu materiju, približavaju jedna drugoj. Međutim, kad dođu na distancu od jednog ili dva parseka onda sve to pada u vodu. Sistem sastavljen od dve crne rupe može biti jako stabilan odnosno nema načina kako dalje da izgubi energiju. Nikakve materije između tih rupa više odavno nema, sve je već usisano; distanca od jednog parseka je u svemiru praktično ništa. I na kraju proces padanja jedne crne rupe u drugu može da traje mnogo duže od trenutne starosti svemira.
Ako pretpostavimo da Mrk 231 ima dve crne rupe u centru, kakve su šanse da to snimimo i izmerimo? Praktično nikakve, i to računajući i spektroskopiju i radio-astronomiju. Naši teleskopi na tim distancama ne mogu da razluče dva objekta na odstojanju od recimo jednog parseka. Čak je i pomeranje emisionih linija u smislu Doplerovog efekta ovde bilo ni od kakve pomoći: nismo registrovali dve crne rupe u ovoj galaksiji. A one ako postoje svakako vredno rade - sjaj samog kvazara je dokaz da tamo ima aktivnosti, odnosno najmanje jedne crne rupe. Na kraju su Kinezi izneli zanimljivu teoriju: dve crne rupe koje rotiraju jedna oko druge su pritom oko sebe počistile prostor u akrecionom disku. Taj očišćen prostor je jedna obična rupa toroidnog oblika. Sjaj akrecionog diska sa rupom u sredini se perfektno matematički slaže sa izmerenim sjajem kroz spektar, naročito je bitno slaganje modela i realnosti gde se vidi da kriva sjaja značajno pada kroz UV deo spektra. Model je čak i dao primer masa crnih rupa: veća je 150 a manja 4.5 miliona Sunčevih masa, međusobno rastojanje 600 astronomskih jedinica.
Šteta je što nemam više ekspozicija (38 po pola minuta) jer bi se matična galaksija ovog kvazara bolje videla. A pošto je to nama najbliži kvazar - teško da bih neku drugu galaksiju sa kvazarom uopšte mogao da snimim. Velika većina kvazara ima magnitude koje nisu dostupne mom teleskopu a tek njihove galaksije...
Коментари
Постави коментар