Astronomové objevili nejvzdálenější a nejstarší blazar, jaký kdy byl detekován. Jedná se o aktivní supermasivní černou díru, která vystřeluje proudy plazmatu přímo k Zemi.
Blazary vznikají, když jsou supermasivní černé díry obklopeny obrovským množstvím plynu a prachu, které pohlcují v oblastech zvaných aktivní galaktická jádra (AGN). Obrovská gravitační síla těchto kosmických gigantů způsobuje, že okolní plyn a prach vyzařují světlo, takže AGN mohou zastínit kombinované světlo všech hvězd ve svých hostitelských galaxiích.
Ale to není jediný jev. Hmota, kterou černá díra nedokáže pohltit, je směrována k jejím pólům, odkud je vyvržena ve formě dvou proudů plazmatu pohybujících se rychlostí blízkou rychlosti světla.
Tyto jevy se nazývají kvasary, ale když jsou trysky směrovány přesně v našem zorném poli, kvasar je klasifikován jako blazar. Světlo z tohoto vysokoenergetického blazaru, nazývaného Blazar OP 313, putuje k Zemi již 8 miliard let. To znamená, že ho pozorujeme tak, jak vypadal pouhých 5 miliard let po Velkém třesku, v kritické přechodné fázi kosmické historie.
»Asi před 11 miliardami let prošel vesmír obdobím vrcholné aktivity, známým jako ‚kosmické poledne‘, které se vyznačovalo intenzivní rychlostí formování hvězd a galaxií. Když se tato fáze intenzivní aktivity začala zpomalovat a galaxie se začaly vyvíjet a dozrávat, vesmír vstoupil do klidnější fáze, která trvá dodnes,« uvedl ve svém prohlášení člen výzkumného týmu Axel Arbet-Engels.
Úsvit kosmického poledne
Kosmické poledne bylo období, během kterého OP 313 vyzařoval svůj silný paprsek fotonů s velmi vysokou energií ve formě gama záření.
Tato emise byla poprvé pozorována v prosinci 2023. Astronomové pokračovali ve svém výzkumu s využitím dalekohledu LST-1 (Large-Sized Telescope), který byl tehdy ve fázi prototypu, a dalekohledu MAGIC (Major Atmospheric Gamma-ray Imaging Cherenkov). Oba se nacházejí na observatoři Roque de los Muchachos na španělské La Palmě.
Pozorování odhalila vysokoenergetické gama záření přicházející ze vzdálenosti 8 miliard světelných let. Analýza tohoto gama záření ukázala, jak supermasivní černá díra v srdci tohoto blazaru funguje jako urychlovač kosmických částic.
Jak gama paprsky procházely vesmírem, interagovaly s celkovým akumulovaným zářením ze všech hvězd, galaxií a dalších aktivních galaktických jader v průběhu kosmické historie. Toto záření je známé jako extragalaktické pozadí (EBL).
Když gama paprsky interagují s touto »fosilní« částí světla, vytvářejí elektron-pozitronové páry v procesu zvaném tvorba párů. Tím se snižuje počet fotonů gama záření přicházejících z daného signálu.
Pomocí LST-1 a MAGIC byl výzkumný tým schopen charakterizovat tento pokles a odhalil, že intenzivní emise gama záření byla poháněna hustou populací tzv. »relativistických« elektronů. Termín »relativistický« znamená, že se pohybují rychlostmi blízkými rychlosti světla, přičemž centrální supermasivní černá díra blazaru funguje jako motor, který tyto částice urychluje.
»V takzvaném leptonickém scénáři jsou elektrony urychlovány na rychlosti blízké rychlosti světla v silném proudu plazmatu vyvrženého z centrální supermasivní černé díry OP 313. Když se srazí s fotony s nízkou energií obklopujícími černou díru, elektrony přenesou část své obrovské energie na tyto fotony, čímž zvýší svou energii na úrovně odpovídající gama záření s velmi vysokou energií,« řekl Domenico Della Volpe z Ženevské univerzity, člen výzkumného týmu. To znamená, že zjištění by mohla být důležitým krokem k lepšímu pochopení kvasarů.
(is)