Sciencemag.cz
Related Articles
Déle, než existuje Slunce a Země, letělo vesmírem záření, které nyní zachytily dalekohledy LST-1 a MAGIC na Kanárských ostrovech. Vyslalo ho aktivní galaktické jádro OP 313 poháněné obří černou dírou. Žádné vzdálenější aktivní galaktické jádro v oboru velmi vysokých energií dosud nikdo nepozoroval.
Rekord ale není to nejdůležitější. Fotony, tedy částice, z nichž se skládá světlo i další druhy záření, 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 nové generace dalekohledu, který je stále ještě v testovacím režimu,“ říká Jakub Juryšek z Oddělení astročásticové fyziky Fyzikálního ústavu AV ČR. „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.“
Fyzikální ústav AV ČR má v LST kolaboraci významnou roli. Vědci z Oddělení astročásticové fyziky mají na starost plánování pozorování, rychlou analýzu dat a jejich fyzikální interpretaci, zejména u zdrojů v naší Galaxii. Podílí se také na samotném sběru dat přímo na La Palmě. Kolegové ze Společné laboratoře optiky jsou pak odpovědní za kontrolu kvality zrcadel dalekohledů LST, jejich instalaci a také správné zaostřování v průběhu pozorování.
Galaxie poháněná černou dírou
Zdroj rekordního záblesku, objekt OP 313, patří mezi takzvaná aktivní galaktická jádra. Tak astronomové označují mimořádně jasná jádra galaxií, která pohání supermasivní černá díra v jejich středu. OP 313 se navíc řadí do podskupiny kvasarů s plochým rádiovým spektrem, tedy k vůbec nejjasnějším a nejvýkonnějším zdrojům záření ve vesmíru.
Před zhruba 11 miliardami let byl vesmír nejaktivnější za celou svou historii, tomuto období se říká „kosmické poledne“ a 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.
Výsledky zveřejnily mezinárodní týmy CTAO LST a MAGIC v časopise Astronomy & Astrophysics. Dalekohled LST-1 přitom zdroj poprvé zachytil už v prosinci 2023, ještě ve svém zkušebním provozu, nová studie na toto pozorování navazuje.
Co prozradila cesta fotonů vesmírem
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 (EBL). 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 tak cenným zdrojem informací. Z toho, o kolik jeho signál za osm miliard let zeslábl, vědci významně zpřesnili odhad hustoty nastřádaného světla, a navíc popsali, jak se jasnost zdroje měnila v čase. Když pak data z dalekohledů LST-1 a MAGIC 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 LST-1 a MAGIC zachytily. Astronomové tento mechanismus označují jako leptonový scénář a jeho popis je významným krokem k pochopení dění
v nitru podobných galaxií.
Úspěch už ve zkušebním provozu
LST-1 je prototypem velkých dalekohledů (LST), které se nyní uvádějí do provozu na severní stanici CTAO na La Palmě. Rekordně vzdálený blazar přitom objevil ještě ve zkušebním provozu, tedy dřív, než začal pozorovat naplno, což svědčí o jeho vynikajících schopnostech i slibné budoucnosti.
Ta se navíc rychle blíží. Letos 15. října uvede tým LST do testovacího provozu kompletní čtveřici těchto dalekohledů. Protože bude citlivá i k záření o nižších energiích, uvidí observatoř CTAO slabší a vzdálenější zdroje než kterýkoli přístroj před ní. Vědci tak nahlédnou do končin vesmíru, kam dosud nikdo nedohlédl.
