Takiego kosmicznego pierścienia jeszcze nie było. Niezwykły świecący krąg ma nawet „klejnoty”

W tym artykule:

1. Co to jest soczewkowanie grawitacyjne?
2. Świecący krąg, czyli zwielokrotniony obraz kwazara
3. Co to są kwazary?
4. Co jeszcze wiemy o kwazarze RX J1131-1231?

Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba zarejestrował światło obiektu odległego od nas o 6 mld lat świetlnych. To znany naukowcom kwazar oznaczony jako RX J1131-1231. Kwazar RX J1131-1231 znajduje się w konstelacji Pucharu, gwiazdozbiorze nieba południowego, widocznym z Polski wiosną. Na zdjęciu – uznanym przez NASA i ESA za fotografię miesiąca – wygląda jak świecący pierścień, w który wprawiono aż cztery klejnoty.

Co to jest soczewkowanie grawitacyjne?

Tak działa soczewkowanie grawitacyjne. Na czym polega ten fenomen? Światło podróżuje zawsze najkrótszą drogą między źródłem a obserwatorem. Najkrótsza jednak nie oznacza zawsze prosta. Wyobraźmy sobie, że na swojej drodze światło napotka jakiś obiekt o bardzo dużej masie. To może być supermasywna czarna dziura, kwazar albo nawet cała galaktyka.

Zgodnie z teorią względności Alberta Einsteina taki obiekt zakrzywia otaczającą go czasoprzestrzeń. Gdy światło dotrze do takiego regionu, porusza się w zakrzywionej czasoprzestrzeni. Jego obraz to już nie punkt, tylko okrąg. Na fotografii zrobionej przez Teleskop Webba widać nawet soczewkę – to galaktyka bez nazwy, wyglądająca jak mała niebieska kropka w środku okręgu.

Świecący krąg, czyli zwielokrotniony obraz kwazara

Soczewkowanie grawitacyjne tworzy pewien paradoks. Galaktyka bliższa nam – niebieska kropka – jest widoczna znacznie słabiej niż położony o wiele dalej kwazar. Dzieje się tak dlatego, że drugim efektem soczewkowania jest powiększanie ekstremalnie oddalonych obiektów. Stanowi to gratkę dla astronomów. Soczewkowanie działa jak naturalny teleskop umieszczony daleko w kosmosie. Przekazuje on powiększony obraz obiektów, bez niego najczęściej zbyt odległych do obserwacji.

Jednak przy okazji tworzy miraż. Powiela mianowicie powiększany obiekt. Na fotografii widać rozmieszczone na okręgu cztery jasne punkty – „klejnoty”. W rzeczywistości to ciągle jeden i ten sam RX J1131-1231, który został czterokrotnie zduplikowany.

Co ciekawe, obraz tego kwazara jest bardzo bliski pierścieniowi Einsteina. Tak nazywa się soczewkowane obrazy odległych obiektów, które tworzą idealny okrąg. By powstały, źródło światła, soczewka i obserwator muszą znajdować się na linii prostej.

Odkryto najjaśniejszy obiekt we Wszechświecie. To kwazar 500 bilionów razy jaśniejszy od Słońca

Ten niezwykły obiekt jest najjaśniejszy ze wszystkich, jakie dotychczas zaobserwowaliśmy w kosmosie. Znajdująca się w jego centrum czarna dziura dziennie pochłania materię o masie nieco prze...

Co to są kwazary?

Kwazary to wyjątkowo jasne jądra niektórych galaktyk. Kwazar ma w środku supermasywną czarną dziurę, wokół której obraca się gigantyczny dysk akrecyjny. Tworzący dysk gaz opada na czarną dziurę i nagrzewa się na skutek tarcia. W rezultacie kwazar emituje silne promieniowanie elektromagnetyczne. Szacuje się, że kwazary mogą być nawet tysiące razy jaśniejsze niż galaktyka taka jak Droga Mleczna.

To właśnie sprawiło, że początkowo uznawano je za gwiazdy. W latach 50. i 60. zeszłego wieku zaczęto jednak zdawać sobie sprawę z nietypowej natury kwazarów. Odkryto, że emitują silne promieniowanie radiowe, a linie emisyjne w ich widmie są przesunięte ku czerwieni.

Wówczas stało się jasne, że kwazary są niezmiernie odległe od Ziemi. A ich światło, które do nas dociera, ma miliardy lat. Pierwszy kwazar, jaki zidentyfikowano, znajduje się w gwiazdozbiorze Panny. 3C 273 został odkryty w 1959 r. Jest cztery biliardy razy jaśniejszy od Słońca i oddalony od nas aż o 2,44 mld lat świetlnych.

Co jeszcze wiemy o kwazarze RX J1131-1231?

Obiekt ten był już fotografowany przez Teleskopy Hubble’a i Chandra X-Ray Observatory. Widoczne niżej zdjęcie, uzyskane w 2014 r., pozwoliło policzyć, z jaką prędkością obraca się supermasywna czarna dziura, czyli „silnik” napędowy tego kwazara.

Okazało się wówczas, że wiruje ona z gigantyczną szybkością, odpowiadającą połowie prędkości światła. Na tej podstawie naukowcy wywnioskowali, że ta czarna dziura powstała na skutek kolizji i fuzji między galaktykami.

Źródło: ESA, Live Science, NASA.

Nasz ekspert

Magdalena Salik

Dziennikarka naukowa i pisarka, przez wiele lat sekretarz redakcji i zastępczyni redaktora naczelnego magazynu „Focus". Wcześniej redaktorka działu naukowego „Dziennika. Polska, Europa, Świat”. Pasjami czyta i pisze, miłośniczka literatury popularnonaukowej i komputerowych gier RPG. Więcej: magdalenasalik.wordpress.com