Ο νυχτερινός ουρανός έπαιζε πάντα καθοριστικό ρόλο στην πλοήγηση, από τις πρώτες διαβάσεις των ωκεανών μέχρι το σύγχρονο GPS.
Εκτός από αστέρια, το Ναυτικό των Ηνωμένων Πολιτειών χρησιμοποιεί κβάζαρ ως φάρους. Τα κβάζαρ είναι μακρινοί γαλαξίες με υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες, που περιβάλλονται από εξαιρετικά θερμούς δίσκους στροβιλιζόμενου αερίου που μπορούν να εκτοξεύσουν πίδακες υλικού.
Παρακολουθώντας την πρωτοποριακή ανακάλυψη του 2020 νεογέννητων αεριωθουμένων σε μια σειρά από κβάζαρ, η επίδοξη αξιωματικός του ναυτικού Olivia Achenbach της Ναυτικής Ακαδημίας των Ηνωμένων Πολιτειών χρησιμοποίησε το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble της NASA για να αποκαλύψει εκπληκτικές ιδιότητες ενός από αυτά, του κβάζαρ J0742+2704.
“Η μεγαλύτερη έκπληξη ήταν η εμφάνιση του ευδιάκριτου σπειροειδούς σχήματος στις εικόνες του διαστημικού τηλεσκοπίου Hubble. Στην αρχή ανησυχούσα ότι είχα κάνει ένα λάθος”, είπε η Achenbach, ο οποίος έκανε την ανακάλυψη κατά τη διάρκεια μιας πρακτικής άσκησης τεσσάρων εβδομάδων.
Το Quasar J0742+2704 (κέντρο) έγινε το αντικείμενο του ενδιαφέροντος των αστρονόμων αφού ανακαλύφθηκε ότι ένας νεογέννητος πίδακας εκτινάσσεται από τον δίσκο γύρω από την υπερμεγέθη μαύρη τρύπα του το 2020, χρησιμοποιώντας το ραδιοπαρατηρητήριο Karl G. Jansky Very Large Array (VLA).
Αυτό οδήγησε σε παρακολούθηση με άλλα παρατηρητήρια σε μια προσπάθεια να προσδιοριστούν οι ιδιότητες του γαλαξία και τι μπορεί να πυροδότησε τον πίδακα. Ενώ ο ίδιος ο πίδακας δεν μπορεί να φανεί σε αυτήν την εικόνα υπέρυθρου φωτός του διαστημικού τηλεσκοπίου Hubble, το σπειροειδές σχήμα του J0742+2704 είναι σαφές, με αμυδρά αλλά ανιχνεύσιμα χέρια που διακλαδίζονται πάνω και κάτω από το κέντρο του γαλαξία.
Αυτό ήταν μια μεγάλη έκπληξη για την ερευνητική ομάδα, καθώς τα κβάζαρ που φιλοξενούν πίδακες έχουν συνήθως ελλειπτικό σχήμα και υπάρχει η υποψία ότι οι ακατάστατες συγχωνεύσεις με άλλους γαλαξίες είναι αυτό που διοχετεύει αέριο προς τη μαύρη τρύπα και πίδακες καυσίμου.
Αυτές οι συγχωνεύσεις θα διαταράσσουν επίσης κάθε σπειροειδή σχηματισμό που μπορεί να είχε ένας γαλαξίας πριν αναμειχθεί το περιεχόμενό του με έναν άλλο γαλαξία. Αν και το άθικτο σπειροειδές σχήμα του σημαίνει ότι δεν έχει βιώσει μεγάλη συγχώνευση, το Hubble δείχνει ότι ο κάτω βραχίονας του έχει διαταραχθεί, πιθανώς από τις παλιρροϊκές δυνάμεις της αλληλεπίδρασης με έναν άλλο γαλαξία.
Αυτό θα μπορούσε να σημαίνει ότι οι πίδακες μπορούν να πυροδοτηθούν από μια πολύ λιγότερο εμπλεκόμενη, δραματική αλληλεπίδραση γαλαξιών από μια πλήρη συγχώνευση. Ο μεγάλος γαλαξίας κάτω δεξιά του κβάζαρ φαίνεται να είναι ένας δακτυλιοειδής γαλαξίας, ένα άλλο σημάδι αλληλεπίδρασης. Μερικοί δακτυλιοειδείς γαλαξίες σχηματίζονται αφού ένας μικρός γαλαξίας διέλθει από το κέντρο ενός μεγαλύτερου γαλαξία, επαναδιαμορφώνοντας το αέριο και τη σκόνη του.
Τα φωτεινότερα μέρη αυτής της εικόνας – αστέρια στο προσκήνιο και το φωτεινό κέντρο του κβάζαρ – δείχνουν τις χαρακτηριστικές «αστρικές» αιχμές που παράγονται από την εσωτερική δομή του Hubble (και άλλων τηλεσκοπίων). Δεν είναι πραγματικές όψεις των κοσμικών αντικειμένων.
NASA, ESA, Kristina Nyland (Εργαστήριο Ναυτικής Έρευνας των ΗΠΑ); Επεξεργασία εικόνας: Joseph DePasquale (STScI)
«Τυπικά βλέπουμε τους κβάζαρ ως παλαιότερους γαλαξίες που έχουν γίνει πολύ μαζικοί, μαζί με τις κεντρικές μαύρες τρύπες τους, αφού περάσουν από ακατάστατες συγχωνεύσεις και έχουν βγει με ελλειπτικό σχήμα», δήλωσε η αστρονόμος Kristina Nyland του Naval Research Laboratory, σύμβουλος του Achenbach στο έρευνα.
«Είναι εξαιρετικά σπάνιο και συναρπαστικό να βρεις έναν γαλαξία που φιλοξενεί κβάζαρ με σπειροειδείς βραχίονες και μια μαύρη τρύπα που έχει μάζα μεγαλύτερη από 400 εκατομμύρια φορές τη μάζα του Ήλιου —που είναι αρκετά μεγάλος— συν νεαρούς πίδακες που δεν ήταν ανιχνεύσιμοι πριν από 20 χρόνια. ” είπε ο Νάιλαντ.
Το ασυνήθιστο κβάζαρ παίρνει τη θέση του εν μέσω μιας ενεργούς συζήτησης στην κοινότητα της αστρονομίας σχετικά με το τι πυροδοτεί τους πίδακες κβάζαρ, που μπορεί να είναι σημαντικά στην εξέλιξη των γαλαξιών, καθώς οι πίδακες μπορούν να καταστείλουν το σχηματισμό αστεριών.
Μερικοί αστρονόμοι υποψιάζονται ότι οι πίδακες κβάζαρ πυροδοτούνται από μεγάλες συγχωνεύσεις γαλαξιών, καθώς το υλικό από δύο ή περισσότερους γαλαξίες πολτοποιείται και το θερμαινόμενο αέριο διοχετεύεται προς τις συγχωνευμένες μαύρες τρύπες. Ωστόσο, τα κβάζαρ σπειροειδών γαλαξιών όπως το J0742+2704 υποδηλώνουν ότι μπορεί να υπάρχουν και άλλα μονοπάτια για το σχηματισμό πίδακα.
Ενώ το J0742+2704 έχει διατηρήσει το σπειροειδές του σχήμα, η εικόνα του Hubble δείχνει ενδιαφέροντα σημάδια της πιθανής αλληλεπίδρασής του με άλλους γαλαξίες. Ένας από τους βραχίονες του παρουσιάζει παραμόρφωση, πιθανώς παλιρροιακή ουρά.
Το Hubble κατέγραψε ενδιαφέρουσες υποδείξεις αλληλεπίδρασης, αν όχι πλήρους συγχώνευσης, μεταξύ γαλαξιών συμπεριλαμβανομένου του κβάζαρ J0742+2704. Υπάρχουν ενδείξεις παραμορφωμένης παλιρροιακής ουράς, ή ροής αερίου, που έχει τραβηχτεί έξω από τη βαρύτητα ενός κοντινού γαλαξία.
Η παρουσία ενός γαλαξία δακτυλίου υποδηλώνει επίσης αλληλεπίδραση: Το χαρακτηριστικό σχήμα των δακτυλιοειδών γαλαξιών πιστεύεται ότι σχηματίζεται όταν ένας γαλαξίας διέρχεται από έναν άλλο, αναδιανέμοντας το περιεχόμενό του σε έναν κεντρικό πυρήνα που περιβάλλεται από αστέρια και αέρια.
Οι αστρονόμοι θα κάνουν περαιτέρω ανάλυση των λεπτομερών φασματοσκοπικών δεδομένων του Hubble, καθώς και παρακολούθηση με άλλα τηλεσκόπια που μπορούν να δουν διαφορετικούς τύπους φωτός, για να επιβεβαιώσουν τις αποστάσεις των γαλαξιών και πώς μπορεί να επηρεάζουν ο ένας τον άλλον.
NASA, ESA, Kristina Nyland (Εργαστήριο Ναυτικής Έρευνας των ΗΠΑ); Επεξεργασία εικόνας: Joseph DePasquale (STScI)
“Σαφώς υπάρχει κάτι ενδιαφέρον που συμβαίνει. Αν και το κβάζαρ δεν έχει βιώσει μια σημαντική ανατρεπτική συγχώνευση, μπορεί να αλληλεπιδρά με έναν άλλο γαλαξία, ο οποίος έλκει βαρυτικά τον σπειροειδή βραχίονά του”, είπε ο Νάιλαντ.
Ένας άλλος γαλαξίας που εμφανίζεται κοντά στην εικόνα του Hubble (αν και η θέση του πρέπει ακόμα να επιβεβαιωθεί φασματοσκοπικά) έχει μια δομή δακτυλίου.
Αυτό το σπάνιο σχήμα μπορεί να συμβεί μετά από μια αλληλεπίδραση γαλαξία στην οποία ένας μικρότερος γαλαξίας διατρέχει το κέντρο ενός σπειροειδούς γαλαξία. “Ο δακτυλιοειδής γαλαξίας κοντά στον γαλαξία-ξενιστή κβάζαρ θα μπορούσε να είναι μια ενδιαφέρουσα ένδειξη για το τι συμβαίνει σε αυτό το σύστημα. Μπορεί να είμαστε μάρτυρες των επακόλουθων της αλληλεπίδρασης που πυροδότησε αυτό το νεαρό πίδακα κβάζαρ”, είπε ο Νάιλαντ.
Τόσο ο Achenbach όσο και ο Nyland τονίζουν ότι αυτή η συναρπαστική ανακάλυψη είναι πραγματικά μια νέα αφετηρία και θα υπάρξει πρόσθετη ανάλυση πολλαπλών μηκών κύματος του J0742+2704 με δεδομένα από το Παρατηρητήριο ακτίνων Χ Chandra της NASA και τη συστοιχία Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) στο Χιλή. Είναι επίσης μια περίπτωση να κρατάμε τα μάτια μας στον ουρανό, είπε ο Achenbach.
«Αν κοιτούσαμε αυτόν τον γαλαξία 20 χρόνια, ή ίσως ακόμη και πριν από μια δεκαετία, θα είχαμε δει ένα αρκετά μέσο κβάζαρ και ποτέ δεν γνωρίζαμε ότι τελικά θα ήταν το σπίτι για νεογέννητα πίδακες», είπε ο Achenbach. «Αυτό δείχνει ότι αν συνεχίσεις να ψάχνεις, μπορείς να βρεις κάτι αξιοσημείωτο που δεν περίμενες ποτέ και μπορεί να σε στείλει σε μια εντελώς νέα κατεύθυνση ανακάλυψης».
Το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble λειτουργεί για πάνω από τρεις δεκαετίες και συνεχίζει να κάνει πρωτοποριακές ανακαλύψεις που διαμορφώνουν τη θεμελιώδη κατανόησή μας για το σύμπαν.
Το Hubble είναι ένα έργο διεθνούς συνεργασίας μεταξύ της NASA και της ESA (Ευρωπαϊκή Υπηρεσία Διαστήματος). Το Κέντρο Διαστημικών Πτήσεων Goddard της NASA στο Greenbelt του Μέριλαντ, διαχειρίζεται τις επιχειρήσεις τηλεσκοπίου και αποστολής.
Η Lockheed Martin Space, με έδρα το Ντένβερ, υποστηρίζει επίσης αποστολές στο Goddard. Το Επιστημονικό Ινστιτούτο του Διαστημικού Τηλεσκοπίου στη Βαλτιμόρη, το οποίο λειτουργεί από την Ένωση Πανεπιστημίων για Έρευνα στην Αστρονομία, διεξάγει επιστημονικές επιχειρήσεις Hubble για τη NASA.
