Ερευνήτρια του Ευρωπαικού Πανεπιστημίου μελετά ένα πρωτόγονο υπερφωτεινό κβάζαρ
Επιστήμονες από το Ευρωπαϊκό Πανεπιστήμιο Κύπρου και το Πανεπιστήμιο της Χαβάης έχουν μελετήσει ένα προσφάτως ανακαλυφθέν υπερφωτεινό κβάζαρ, γνωστό ως COS-87259. Τα αποτελέσματα της μελέτης, που δημοσιεύθηκαν στις 14 Οκτωβρίου στο Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, ρίχνουν περισσότερο φως στις ιδιότητες αυτού του κβάζαρ.
Τα κβάζαρ είναι ενεργοί γαλαξιακοί πυρήνες πολύ υψηλής φωτεινότητας, που τροφοδοτούνται από υπερμεγέθεις μελανές οπές, εκπέμποντας ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία παρατηρήσιμη σε ραδιοκύματα, υπέρυθρα, οπτικά, υπεριώδη μήκη κύματος και ακτίνες Χ. Είναι από τα πιο φωτεινά και μακρινά αντικείμενα στο γνωστό σύμπαν και αποτελούν θεμελιώδη εργαλεία για πολυάριθμες μελέτες στην Αστροφυσική καθώς και στην Κοσμολογία.
Στα τέλη του 2022 ανακαλύφθηκε το COS-87259, ένα υπερφωτεινό κβάζαρ με μετατόπιση προς το ερυθρό 6.85, που σημαίνει ότι παρατηρούμε αυτό το αντικείμενο περίπου 800 εκατομμύρια χρόνια μετά τη μεγάλη έκρηξη. Ο ενεργός γαλαξιακός πυρήνας παρουσιάζει μεγάλη απορρόφηση από σκόνη και είναι περίπου 50 τρισεκατομμύρια φορές φωτεινός όσο ο ήλιος. Μια τόσο υψηλή φωτεινότητα υποδηλώνει ότι αυτό το αντικείμενο τροφοδοτείται από μια υπερμεγέθη μελανή οπή με μάζα περίπου 1.6 δισεκατομμυρίων ηλιακών μαζών. Συνολικά, ο γαλαξίας εκτιμάται ότι έχει αστρική μάζα περίπου 170 δισεκατομμυρίων ηλιακών μαζών και ο ρυθμός σχηματισμού άστρων υπολογίστηκε ότι είναι σε επίπεδο 1300 ηλιακών μαζών ανά έτος.
Προκειμένου να εξαγάγει περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τις ιδιότητες του COS-87259, μια ομάδα επιστημόνων με επικεφαλής τη Χαραλαμπία Βαρνάβα του Ευρωπαϊκού Πανεπιστημίου Κύπρου χρησιμοποίησε τον πρόσφατα δημοσιευμένο Μπεϋζιανό κώδικα ανάλυσης της φασματικής κατανομής ενέργειας γαλαξιών SMART (Spectral energy distributions Markov chain Analysis with Radiative Transfer models), που ανέπτυξε στο πλαίσιο της διδακτορικής της διατριβής.
«Η μέθοδός μας μας επιτρέπει να διερευνήσουμε την επίδραση τεσσάρων διαφορετικών μοντέλων ενεργού γαλαξιακού πυρήνα τόρου και, ως εκ τούτου, να συναγάγουμε αξιόπιστα συμπεράσματα για τις ιδιότητες του επισκιασμένου τόρου, αλλά και να ποσοτικοποιήσουμε τις αβεβαιότητες στο ποσοστό του ενεργού γαλαξιακού πυρήνα, στη μάζα της μελανής οπής και στον ρυθμό σχηματισμού άστρων του γαλαξία» εξήγησαν οι ερευνητές.
Η ομάδα της Βαρνάβα διαπίστωσε ότι το μοντέλο ενεργού γαλαξιακού πυρήνα τόρου CYGNUS (CYprus models for Galaxies and their NUclear Spectra), με την κωνική γεωμετρία δίσκου, παρέχει την καλύτερη ανάλυση στη φασματική κατανομή ενέργειας του COS-87259. Αυτό το μοντέλο προβλέπει ένα ποσοστό ενεργού γαλαξιακού πυρήνα που υπερβαίνει το 85% και έναν ρυθμό σχηματισμού άστρων που υπερβαίνει τις 1980 ηλιακές μάζες ανά έτος. Επιπλέον, η προβλεπόμενη βολομετρική φωτεινότητα του ενεργού γαλαξιακού πυρήνα υπολογίστηκε σε επίπεδο 100 τρισεκατομμυρίων ηλιακών φωτεινοτήτων, εκτίμηση η οποία συνεπάγεται μάζα μελανής οπής περίπου 3.2 δισεκατομμυρίων ηλιακών μαζών. Συνεπώς, όλες αυτές οι τιμές είναι υψηλότερες από όσο πιστεύαμε προηγουμένως.
Σύμφωνα με τους συγγραφείς του άρθρου, τα αποτελέσματα υποδηλώνουν ότι ο τόρος σε επισκιασμένα κβάζαρ, όπως το COS-87259, έχει μεγάλο παράγοντα κάλυψης και αυτά τα αντικείμενα δύναται να είναι τουλάχιστον τόσο πολυάριθμα όσο τα μη επισκιασμένα κβάζαρ. Πρόσθεσαν ότι θα είχε πολύ ενδιαφέρον να εκτιμηθεί η πυκνότητα τέτοιων αντικειμένων σε μεγαλύτερα πεδία με καλή υπέρυθρη κάλυψη, τα οποία θα παρατηρηθούν από τηλεσκόπια όπως το Euclid του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος (European Space Agency - ESA) ή το Roman Space Telescope της Εθνικής Υπηρεσίας Αεροναυτικής και Διαστήματος (National Aeronautics and Space Administration - NASA).
Περαιτέρω πληροφορίες: Charalambia Varnava et al., Exploring the properties of the obscured hyperluminous quasar COS-87259 at z = 6.853, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (2024). DOI: 10.1093/mnras/stae2221