Dziwne emisje z centrum galaktyki. Kosmiczny gejzer wokół czarnej dziury

Kwazar to nomen omen obiekt kwazi-stelarny, czyli gwiazdopodobny. Wcześniej uważano takie obiekty za gwiazdy, ale ich rzeczywistą naturę ujawniły dopiero radioteleskopy w latach 50. XX wieku. Są to aktywne galaktyki emitujące duże ilości promieniowania elektromagnetycznego, ale również wyjątkowo jasno świecące obiekty kosmiczne. W ich centrach znajdują się supermasywne czarne dziury pochłaniające materię, która lecąc do nich, rozgrzewa się do ogromnych temperatur, rozwijając niesamowitą prędkość.

Jednym z takich kwazarów jest PDS 456, badany przez międzynarodowy zespół badawczy XRISM (X-ray Imaging and Spectroscopy Mission), nadzorowany przez JAXA (Japońską Agencję Eksploracji Aerokosmicznej) w partnerstwie z NASA i ESA. Dzięki potężnemu teleskopowi kosmicznemu naukowcy mogą bliżej przyjrzeć się temu, co emituje PDS 456. A jest to co najmniej dziwne. Przy pomocy spektrometru o wysokiej rozdzielczości zaobserwowano m.in. 5 różnych składników gazu, poruszających się z szybkością równą 20-30% prędkości światła, czyli prawie 90 000 km/s.

"Badacze studiujący strukturę szybkich wiatrów wiejących z okolic supermasywnej czarnej dziury zwanej PDS 456 odkryli, że wiatry były bardziej skupione i znacznie bardziej energetyczne, niż się spodziewali. Zamiast płynnego przepływu wiatry wyrzucały materiał okresowo niczym gejzer" - wyjaśnia NASA.

Naukowcy zobaczyli, że strumienie pędzącej materii nie są płynne, ale raczej grudkowate. "To demonstruje, że struktura wiatru jest wysoce niehomogeniczna, składająca się prawdopodobnie z milionów skupisk. Tempo odpływu masy szacowane jest na 60-300 mas Słońca rocznie, a moc kinetyczna wiatru przekracza granicę jasności Eddingtona. W porównaniu z odpływami w skali galaktycznej ta moc kinetyczna jest o ponad trzy rzędy wielkości większa, zaś strumień pędu jest dziesięciokrotnie większy" - wyjaśniają autorzy badania.

PDS 456 niczym karabin maszynowy wystrzeliwuje pociski gazu. Skupiska przyjmują rozmiar ok. (2,2-1,2)x10¹⁵ cm. Co ciekawe, te strumienie pocisków nie rozciągają się na jakieś niesamowicie kosmiczne odległości. Pochodzą one z obszaru oddalonego od czarnej dziury o nie więcej niż 0,1 roku świetlnego.

Astrofizycy nadal szukają odpowiedzi na wiele pytań dotyczących kwazarów, wspólnej ewolucji galaktyk i supermasywnych czarnych dziur, a także związku odpływów i ewolucji wiatru galaktycznego. Naukowcy z misji XRISM mają zamiar dalej badać PDS 456, podobnie jak inne obiekty i zjawiska, w tym gromady galaktyk, odpływy z jąder galaktyk oraz ciemną materię.

Źródło: XRISM collaboration. Structured ionized winds shooting out from a quasar at relativistic speeds. Nature (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-025-08968-2