Dalekohledy LST-1 a MAGIC na Kanárských ostrovech zachytily záření, které letělo vesmírem déle, než existuje Slunce a Země. Vyslalo ho aktivní galaktické jádro poháněné obří černou dírou, popsali čeští vědci, kteří se na objevu podíleli.
Objev je důležitý nejen tím, že žádné vzdálenější aktivní galaktické jádro v oboru velmi vysokých energií dosud nikdo nepozoroval. Klíčový je fakt, že fotony k nám cestou prolétaly nastřádaným světlem všech hvězd a galaxií, které kdy ve vesmíru zazářily, a část se jich přitom ztratila. Právě z toho, kolik jich ubylo, vědci přesněji změřili, kolik takového světla vesmír obsahuje. Zároveň popsali, jak černá díra v srdci vzdálené galaxie urychluje částice na téměř rychlost světla.
„Tuto událost považujeme za velmi významnou, protože se jedná o nový rekord ve vzdálenosti pozorovaných objektů na velmi vysokých energiích, a to s použitím dalekohledu nové generace, který je stále ještě v testovacím režimu,“ komentoval výsledky pozorování Jakub Juryšek z Oddělení astročásticové fyziky Fyzikálního ústavu Akademie věd.
„Ve studii jsme v rámci LST a MAGIC kolaborací společně analyzovali data z různých observatoří ve velkém rozsahu vlnových délek, která byla pořízena téměř simultánně. Díky tomu se podařilo nejen poodhalit mechanismy zářivých procesů v extrémních prostředích takovýchto objektů, ale také stanovit přísné limity na hustotu fotonů, kterými je vesmír vyplněn, a to metodou, která je zcela nezávislá na jiných měřeních na podobných vlnových délkách.“
Čeští vědci hrají v tomto projektu důležitou roli – od plánování pozorování přes rychlou analýzu dat a jejich fyzikální interpretaci až po samotný sběr dat přímo na La Palmě.
Galaxie, kterou pohání černá díra
Zdrojem rekordního záblesku bylo takzvané aktivní galaktické jádro s označením OP 313. Jedná se tedy o mimořádně jasné jádro galaxie, kterou pohání supermasivní černá díra v jejím středu. OP 313 se navíc řadí do podskupiny „kvasarů s plochým rádiovým spektrem“, tedy k vůbec nejjasnějším a nejvýkonnějším zdrojům záření ve vesmíru.
Co tedy o záblesku a době jeho vzniku víme? Před zhruba jedenácti miliardami let byl vesmír nejaktivnější za celou svou historii, tomuto období se říká „kosmické poledne“. Hvězdy i galaxie v něm vznikaly rekordním tempem. Pak se vývoj zpomalil a vesmír se zklidnil. Právě na počátku této klidnější fáze, která trvá dodnes, vyslal OP 313 silný záblesk velmi vysokoenergetického záření gama. A ten dalekohledy LST-1 a MAGIC nyní zachytily.
Prostor mezi galaxiemi vyplňuje slabé záření. Nastřádalo se tam za miliardy let ze světla všech hvězd a galaxií, které kdy zazářily. Astronomové mu říkají extragalaktické záření pozadí. Když jím prolétá záření gama, postupně slábne. Jakmile se totiž foton gama srazí s fotonem nastřádaného světla, oba zaniknou a promění se ve dvojici částic, elektron a pozitron. A čím delší cestu záření urazí, tím víc fotonů takto cestou ztratí.
Právě proto je rekordně vzdálený blazar (aktivní galaktické jádro, jehož výtrysk plazmatu směřuje směrem k Zemi) tak cenným zdrojem informací. Záření z něj slouží jako jakýsi cestovní deník, protože se do něj zapisuje všechno, co potká. Z toho, o kolik jeho signál za osm miliard let cesty zeslábl, vědci významně zpřesnili odhad hustoty nastřádaného světla, a navíc popsali, jak se jasnost zdroje měnila v čase.
Když pak data z dalekohledů doplnili o měření dalších observatoří, dozvěděli se také, co mohutný záblesk pohánělo. Černá díra v centru OP 313 vyvrhuje výtrysk plazmatu a v něm urychluje husté hejno elektronů téměř na rychlost světla. Ty se následně srážejí s okolním světlem a při každé srážce předají fotonům část své energie. Fotony tak získají velmi vysokou energii a právě takové záření dalekohledy zachytily.
