นักดาราศาสตร์ได้ค้นพบวัตถุท้องฟ้าที่ส่องสว่างมากที่สุดเท่าที่เคยมีมาในจักรวาลที่เรารู้จัก Quasar J0529-4351 อยู่ห่างจากโลกมากกว่า 120 พันล้านปีแสง แสงที่มาถึงเรานั้นถูกปล่อยออกมาเมื่อเอกภพมีอายุเพียง 2 หมื่นล้านปี ความสว่างของวัตถุนี้เทียบเท่ากับ 500 พันล้านเท่าของความส่องสว่างของดวงอาทิตย์
การระบุตัวตนจำเป็นต้องมีการสังเกตที่แม่นยำจากนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยแห่งชาติออสเตรเลีย งานนี้ได้รับการสนับสนุนจากหอดูดาวดาราศาสตร์ยุโรปตอนใต้ การค้นพบเผยให้เห็นลักษณะสุดขั้วของหลุมดำมวลมหาศาลที่ล้อมรอบด้วยสสารที่ได้รับความร้อนที่อุณหภูมิสูงมาก
Quasar J0529-4351 มีความสว่างเหนือกว่าวัตถุที่รู้จักทั้งหมด
ควาซาร์นี้โดดเด่นในบรรดาวัตถุที่คล้ายกันประมาณ 100,000 ชิ้นที่ได้รับการจดบันทึกไว้แล้ว พลังงานของมันมาจากหลุมดำมวลมหาศาลซึ่งมีมวลประมาณ 170 พันล้านเท่าของดวงอาทิตย์ จานสสารที่ล้อมรอบหลุมดำนี้มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 7 ปีแสง
ก๊าซและฝุ่นตกลงสู่หลุมดำใจกลาง แรงเสียดทานทำให้อุณหภูมิเพิ่มขึ้นถึงหลายสิบล้านองศา วัสดุนี้กลายเป็นพลาสมาและปล่อยรังสีที่มองเห็นได้ รังสีเอกซ์ และรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าในรูปแบบอื่น ๆ กระบวนการนี้อธิบายถึงความสว่างที่ไม่ธรรมดาของวัตถุนี้
- มวลของหลุมดำใจกลางอยู่ที่ประมาณ 170 พันล้านมวลดวงอาทิตย์
- ควาซาร์ใช้วัตถุเทียบเท่ากับมวลดวงอาทิตย์หนึ่งดวงต่อวัน
- วัตถุนี้อยู่ในกลุ่มดาวพิคทอริส ทางซีกโลกใต้
- แสงของมันถูกจับได้ครั้งแรกในปี 1980 แต่ในขณะนั้นยังระบุไม่ถูกต้อง
วัตถุดังกล่าวยังไม่เป็นที่รู้จักมานานหลายทศวรรษ ภาพเก่าๆ จากหอดูดาวอวกาศฮับเบิลแสดงให้เห็นจุดสว่าง แต่ความเข้มที่รุนแรงของมันทำให้นักดาราศาสตร์พิจารณาว่ามันเป็นดาวฤกษ์ธรรมดา ข้อมูลจากดาวเทียม Gaia เสริมการตีความนี้จนถึงปี 2022 เมื่อการวิเคราะห์ใหม่ยืนยันลักษณะที่แท้จริงของดาวเทียม
กล้องโทรทรรศน์ออสเตรเลียปฏิวัติความเข้าใจเรื่องควอซาร์
นักวิทยาศาสตร์ใช้กล้องโทรทรรศน์ขนาด 2.3 เมตรนี้ที่หอดูดาวไซดิงสปริงในออสเตรเลีย การตรวจวัดยืนยันว่าเป็นควาซาร์ที่อยู่ห่างไกล การเลื่อนไปทางสีแดงที่ 3.962 ทำให้เราสามารถคำนวณระยะห่างจากวัตถุได้อย่างแม่นยำ
แม้จะสังเกตการณ์เหล่านี้ แต่รายละเอียดเกี่ยวกับขนาดที่แท้จริงของการเรืองแสงก็ยังไม่ชัดเจน การยืนยันที่แม่นยำต้องใช้อุปกรณ์ที่ทรงพลังกว่านี้ สเปกโตรมิเตอร์เอ็กซ์ที่ติดตั้งกับกล้องโทรทรรศน์ขนาดยักษ์ในเมืองอาตากามา ประเทศชิลี ได้ให้ข้อมูลที่แน่ชัดเกี่ยวกับคุณสมบัติของควาซาร์
การวัดเหล่านี้ทำให้สามารถระบุมวลของหลุมดำและความเร็วของการตกได้อย่างแม่นยำ อัตราการเพิ่มขึ้นของมวลดวงอาทิตย์ในแต่ละวันแสดงถึงอัตราที่เร็วที่สุดที่เคยบันทึกไว้สำหรับหลุมดำในหมวดหมู่นี้
แผ่นสะสมเผยให้เห็นกลไกการปล่อยพลังงาน
จานสสารรอบหลุมดำไม่สม่ำเสมอ วัสดุที่ตกลงมาจะได้รับความร้อนสูงเนื่องจากแรงเสียดทานภายใน ที่อุณหภูมิสูงมาก รังสีจะถูกสร้างขึ้นและหลุดออกไปทุกทิศทาง
นักดาราศาสตร์ประเมินว่าจานสะสมมวลสารมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 7 ปีแสง โครงสร้างนี้มีขนาดใหญ่กว่าระบบที่รู้จักส่วนใหญ่มาก ควาซาร์ไม่มีเลนส์โน้มถ่วงที่ชัดเจนซึ่งสามารถขยายความสว่างได้โดยไม่ได้ตั้งใจ
ข้อมูลทางสัณฐานวิทยาจากไกอาระบุว่าวัตถุดังกล่าวมีลักษณะเป็นจุด การไม่มีเลนส์โฟร์กราวด์ช่วยยืนยันธรรมชาติที่แท้จริงของแสงเรืองแสง ไม่มีโครงสร้างส่วนหน้าที่สำคัญใดที่อธิบายความส่องสว่างอันยอดเยี่ยมของควาซาร์ได้
หลุมดำมีการเติบโตอย่างรวดเร็วตั้งแต่จักรวาลยังเยาว์วัย
ความเร็วตกเข้าใกล้ขีดจำกัดของ Eddington แบบจำลองที่ปรับให้เข้ากับสเปกตรัมบ่งชี้ถึงการใช้มวลแสงอาทิตย์ 280 ถึง 490 ดวงต่อปี ขึ้นอยู่กับมุมมอง
จังหวะนี้เกิดขึ้นเมื่อจักรวาลยังเด็ก ควาซาร์ช่วยให้นักวิจัยศึกษาว่าหลุมดำมวลมหาศาลก่อตัวและวิวัฒนาการอย่างไรในช่วง 10 พันล้านปีแรกในจักรวาล การค้นพบนี้เปิดโอกาสให้เข้าใจการก่อตัวของโครงสร้างสุดโต่งในเอกภพยุคแรกๆ
- การแผ่รังสีเอกซ์มีพลังงานใกล้เคียงกับ 10^48.37 เอิร์ก/วินาที
- ควาซาร์จัดเป็นวัตถุคลื่นวิทยุเงียบ
- การสังเกตในอนาคตอาจช่วยปรับปรุงการยกเว้นผลกระทบของเลนส์โน้มถ่วง
- งานวิจัยนี้ตีพิมพ์ในวารสาร Nature Astronomy
ตำแหน่งท้องฟ้าและบริบทของการค้นพบ
ควาซาร์ตั้งอยู่ในทิศทางของกลุ่มดาวพิคทอริส ภาพจากการสำรวจท้องฟ้าตอนใต้ในอดีตมีบันทึกของวัตถุดังกล่าวเมื่อกว่า 40 ปีที่แล้ว ความสว่างสุดขีดทำให้เกิดความสับสนกับดาวฤกษ์ขนาด 16 ที่อยู่ใกล้เคียง
การวิเคราะห์ทางสเปกโทรสโกปีล่าสุดได้ขจัดความคลุมเครือนี้ นักวิจัยเน้นย้ำถึงความสำคัญของการตรวจสอบข้อมูลเก่าอย่างเป็นระบบด้วยเครื่องมือที่ทันสมัย การค้นพบนี้ตอกย้ำว่าเครื่องมือใหม่สามารถจัดประเภทวัตถุที่ตีความผิดก่อนหน้านี้ในเอกสารทางดาราศาสตร์ได้อย่างไร