Wszechświat jest jak ser szwajcarski. To największa mapa supermasywnych czarnych dziur we wszechświecie

Czarnej dziury nie da się zobaczyć. Nie emituje ona żadnego światła, nie odbija żadnego światła. A każdy foton, który do niej wpadnie, już z niej nie wyleci. Paradoksem zatem może być fakt, że są to jedne z najjaśniejszych obiektów we wszechświecie.
Wszechświat jest jak ser szwajcarski. To największa mapa supermasywnych czarnych dziur we wszechświecie

Powyższe stwierdzenie wymaga jednak pewnego uszczegółowienia. Czarne dziury same w sobie nie są jasne. W wielu jednak przypadkach w ich bezpośrednim otoczeniu znajduje się opadający na czarną dziurę gaz i pył, który jeszcze przed wpadnięciem za tzw. horyzont zdarzeń wskutek tarcia rozgrzewa się do niewyobrażalnych temperatur, przez co emituje olbrzymią ilość promieniowania. W przypadku supermasywnych czarnych dziur, które znajdują się w centrach galaktyk i mają masy milionów, a nierzadko miliardów mas Słońca, ilość tego promieniowania jest tak duża, że przyćmiewa ono promieniowanie pozostałej części galaktyki. W wielu przypadkach ilość promieniowania emitowana przez otoczenie supermasywnej czarnej dziury jest setki razy większa od promieniowania emitowanego przez pozostałą część galaktyki. Takie obiekty, w których mamy do czynienia z pochłaniającymi olbrzymie ilości materii supermasywnymi czarnymi dziurami, nazywamy kwazarami.

Naukowcy opublikowali właśnie największą jak dotąd trójwymiarową mapę kwazarów we wszechświecie. Na tejże mapie można znaleźć lokalizację blisko 1,3 miliona kwazarów, z których najodleglejsze widzimy takimi, jakie były, gdy wszechświat miał zaledwie 1,5 miliarda lat, czyli ponad 12 miliardów lat temu.

Czytaj także: Czerwone kwazary hałasują na falach radiowych. Wiemy już, co się tam dzieje

Stworzenie mapy byłoby niemożliwe, gdyby nie takie instrumenty, jak obserwatorium kosmiczne Gaia, którego głównym zadaniem jest badanie położenia, odległości, prędkości i ruchu ponad miliarda gwiazd w naszym bezpośrednim otoczeniu. Dlaczego zatem Gaia zagląda w najodleglejsze krańce wszechświata? Otóż kwazary z perspektywy teleskopu przypominają w wielu przypadkach gwiazdy. Stąd zresztą pochodzi ich nazwa.

Pierwsze kwazary zostały odkryte już w XIX wieku, jednak początkowo uznawano je za gwiazdy. Dopiero w drugiej połowie XX wieku radioteleskopy oraz spektroskopy dowiodły, że obiekty pozornie wzięte za gwiazdy znajdują się nie tyle w naszej galaktyce, a w odległych rejonach wszechświata. Wtedy to astronomowie uświadomili sobie, że z takich odległości nie byliby w stanie dostrzec nawet najjaśniejszych gwiazd i muszą to być obiekty o zupełnie innej naturze. Po tej pierwotnej pomyłce pozostała zatem nazwa: obiekty, które miały być gwiazdami, okazały się obiektami kwazi-gwiazdowymi, gwiazdopodobnymi.

Po lewej rzut trójwymiarowej mapy pełnego katalogu Quaia. Po prawej taki sam rzut kwazarów największego spektroskopowego katalogu kwazarów SDSS DR16Q. Źródło: Kate Storey-Fisher et al 2024 ApJ 

Twórcy mapy zwracają uwagę na fakt, że jest to trójwymiarowa mapa wszechświata obejmująca jak dotąd największą objętość przestrzeni kosmicznej, choć z pewnością nie zawiera ona największej liczby kwazarów, czy nawet najbardziej precyzyjnych pomiarów.

Czytaj także: Najjaśniejsze obiekty wszechświata wreszcie zrozumiane. Ta tajemnica od dawna zastanawiała naukowców

Astronomowie wskazują, że mapa położenia odległych kwazarów może z jednej strony służyć do lokalizacji obiektów w przestrzeni kosmicznej, ale także do pomiaru tempa rozszerzania poszczególnych rejonów wszechświata na przestrzeni ostatnich 13 miliardów lat. Porównanie tak uzyskanych danych z wynikami obserwacji np. mikrofalowego promieniowania tła, czyli najstarszego światła wyemitowanego w naszym wszechświecie pozwala naukowcom zbadać powstawanie zagęszczeń materii — zarówno widzialnej jak i ciemnej — w różnych rejonach wszechświata. Analogicznie, dokładnie w ten sam sposób można teraz tworzyć mapy rozmieszczenia kosmicznych pustek, czy też pierwotnych fluktuacji gęstości materii w młodym wszechświecie.

Dzięki temu, że do stworzenia mapy wykorzystano satelitę, który bada głównie gwiazdy w Drodze Mlecznej, naukowcy byli w stanie także pokazać, w których miejscach mapy nie widzimy kwazarów, bowiem przesłaniają nam je gwiazdy, galaktyki, pył i gaz. To istotna informacja dla badaczy analizujących i interpretujących rozkład kwazarów we wszechświecie.