Od pošastnih kvazarjev do aktivnih jeder galaksij

Vznemirljiva pot raziskovanja izjemno svetlih kvazarjev na razdaljah milijard let potovanja svetlobe.

Kvazar z imenom PG0052+251

foto: Hubble

Tokrat vas peljemo na vznemirljivo pot raziskovanja izjemno svetlih kvazarjev na razdaljah milijard let potovanja svetlobe. Pogovarjali smo se z Američanom, profesorjem Jackom Sulenticem, ki vedno s ponosom pove, da njegova družina izvira iz Svetega Roka v Liki. Je vodilni raziskovalec aktivnih jeder galaksij na svetu, najsvetlejšim med njimi pravimo kvazarji. Že kot srednješolec je sledil vznemirjenju ob njihovem odkritju pred 50. leti.

Pred pol stoletja smo že vedeli, da je vesolje posuto z galaksijami, to je ogromnimi skupinami zvezd, kot je naša Rimska cesta. Tedaj pa so odkrili novo vrsto teles, ki so jih imenovali kvazarji. Ime je skovanka, ki pomeni, da so bili videti majhni kot zvezde, obenem pa povsem drugačni in nekaj novega. Rdeči premiki v njihovih spektrih so kazali, da je šla njihova zdaj opažena svetloba na pot, ko je bilo vesolje še veliko manjše in s tem mlajše, kot je danes.

Ta velik rdeči premik je kazal na njihovo ogromno oddaljenost. Ker pa so bili kljub ogromni razdalji videti dokaj svetli, so sklepali, da so to v resnici izjemno svetli objekti. Za povrh je hitra časovna spremenljivost kazala, da so ti supersvetli objekti v resnici zelo majhni.

Vsi ti sklepi, ki so danes jasno potrjeni, so kot edino razlago ponudili dogajanje v bližini črne luknje z ogromno maso, ki ždi v središču take aktivne galaksije. Območje črne luknje je videti zelo svetlo, ker vidimo divje sevanje okoliškega plina, ki pada vanjo.

Nanizali smo kar nekaj trditev, ki razložijo, kaj so kvazarji oziroma aktivna jedra galaksij. Pot do te razlage ni bila preprosta, v zadnje pol stoletja je bilo kar nekaj iskanja in tudi zdaj še ne razumemo vsega.

Sicer pa je naš sogovornik, profesor Jack Sulentic, še preden je doktoriral, objavil “Posodobljeni novi katalog nezvezdnih astronomskih objektov”, monumentalno delo, ki ga astronomi še vedno uporabljajo. V svoji doktorski tezi je govoril o povezavi med vidno svetlobo in radijskimi valovi, ki jih sevajo nenavadni tipi galaksij. Leta 1980 je postal profesor na Univerzi v Alabami.

Zdaj je član raziskovalne skupine AMIGA na Andaluzijskem inštitutu za astrofiziko v Granadi v Španiji. Profesor Sulentic je v najuglednejših astronomskih revijah objavil 145 recenziranih prispevkov, od tega 17 člankov in v zadnjih dveh letih pregledno knjigo. Drugi znanstveniki so se na njegova dela sklicevali več kot 3000-krat.

____________________

Prof. Jack Sulentic

Prof. Jack Sulentic

Profesor Sulentic, aktivna galaktična jedra so bila odkrita pred skoraj natanko 50 leti. Razvoj teh raziskav ste ves čas spremljali. Nam lahko poveste, kako smo se dokopali do osnovnih lastnostih teh izjemno svetlih, vendar tudi izjemno oddaljenih in razmeroma majhnih vesoljskih teles?

Seveda, ko so odkrili aktivna galaktična jedra, sem bil srednješolec. Bilo je leto 1963 in nekako se mi je že tedaj zdelo, da je to pomembno odkritje. Pri predmetu retorika na katoliški šoli, ki sem jo obiskoval, sem tako imel govor o odkritju kvazarjev. Seveda nisem mislil, da se bom s temi objekti kdaj ukvarjal. V prvem obdobju, nekako prvih dvajset let po letu 1963, je bilo kar nekaj razprav, ali so kvazarji resnično tako daleč. Delal sem z astronomom v Pasadeni v Kaliforniji po imenu Halton Arp, ki je zadnja leta živel v Nemčiji in je žal pravkar umrl. Odkrivala sva namige, da morda kvazarji niso tako daleč, kot je o tem govoril rdeči premik, izmerjen iz njihovih spektrov. Ko pa se je sčasoma nabralo več podatkov, je večina ljudi nehala dvomiti in smo lahko z gotovostjo zaključili, da so to res najbolj oddaljeni objekti v vesolju.

Profesor, dvom je v središču znanstvenega delovanja.

Seveda, saj mora biti.

Tako je. Celo, če se vse izkaže kot skladno, je vedno dobro vedeti, da je nekdo preveril tudi drugačne možne razlage. Je dobro znani Stephanov kvintet galaksij dober primer take situacije?

Na nek način je to paralelni primer, ki ni neposredno povezan s kvazarji. To je skupina petih galaksij, za katere se zdi, da se med seboj zaletavajo. Nekateri mislijo, da je prav to način, kako nastanejo kvazarji, torej s trkom in združevanjem takih galaksij. Stephanov kvintet je bil zelo znan, ker je bil med prvimi skupinami galaksij, ki so jih odkrili v Marseillu ob koncu 19. stoletja. Ena od galaksij v tej skupini ima zelo drugačen rdeči premik od ostalih, obenem pa se zdi, da je tudi ta galaksija del skupine. Torej so ljudje to neskladje uporabili kot argument, da razdaljam, ugotovljenim po rdečem premiku, ni mogoče verjeti. Če namreč običajne galaksije kažejo, da rdeči premik ni dobra mera za razdaljo, so dejali, bo to še toliko bolj res za kvazarje. Vendar so pozneje, po izstrelitvi Hubblovega vesoljskega teleskopa, posneli fantastično podrobne slike Stephanovega kvinteta. Jasno kažejo, da galaksija z drugačnim rdečim premikom v resnici sploh ni članica tega kvinteta. Tudi sam sem objavil znanstveni članek, v katerem sem priznal, da mojih dvomov o povezavi rdečega premika in razdalje zdaj ni več. Torej zdaj vemo, da obstajajo močni dokazi, da rdeči premik zares kaže na razdaljo do oddaljene galaksije.

Danes je široko sprejeto, da v sredini vsakega aktivnega galaktičnega jedra domuje črna luknja. Nedavno pa ste odkrili objekt z dvema črnima luknjama. Kako to veste in kako sta se ti dva črni luknji srečali?

Dobro vprašanje. To je trenutno zelo vroče znanstveno vprašanje. Že dolgo sodelujem v znanstvenih projektih, ki vključujejo tudi prof. Zwitterja v Ljubljani, astronome v Italiji in Mehiki. Kar nas preseneča je, da, ko natančno pregledamo lastnosti in podrobne spektre vseh teh kvazarjev, ne vidimo nobenih dokazov, da obstaja v posamezni galaksiji več kot en kvazar. Po drugi strani pa običajno domnevamo, da so kvazarji nastali z združevanjem galaksij, saj je to edini način, da lahko pojasnimo obstoj zelo masivnih črnih lukenj v njihovih središčih. Znanstveniki so iskali, ali bodo kje našli primer dveh črnih lukenj, po ene iz vsake od dveh galaksij, ki sta se združili. V nedavnem članku smo tako odkritje objavili. Kar me vznemirja, je, da je takih dobrih primerov tako malo. V znanosti ne želim delati sklepov, če poznamo le en ali dva primera. Če je združevanje galaksij način, kako ustvariti kvazarje, bi želeli videti stotine dvojnih kvazarjev. Ta dvojna črna luknja je torej vznemirljivo odkritje projekta, ki ga je vodil mladi astronom iz Beograda, je pa vse skupaj še vedno uganka.

Prof. Sulentic (levo) in prof. Calvani (desno) sta "odkrila" oglas za "kvazar" (tokrat parfum s tem imenom) na ulici v Španiji.

Prof. Sulentic (levo) in prof. Calvani (desno) sta "odkrila" oglas za "kvazar" (tokrat parfum s tem imenom) na ulici v Španiji.

foto: Max Calvani

Svetloba z oddaljenih objektov potrebuje do Zemlje več milijard let. Torej opazovanje oddaljenih objektov pomeni hkrati, da gledamo v preteklost vesolja. So bila aktivna galaktična jedra tedaj kaj drugačna, kot so danes?

Dobro vprašanje. Zdi se, da je odgovor, da če greste daleč od nas, ali bolje rečeno, če greste nazaj v času, na primer 5 milijard let ali več, so bili tedaj kvazarji neprimerno svetlejši od tistih, ki jih v svoji okolici gledamo zdaj. To torej kaže na to, da je bilo vesolje v preteklosti drugačno. Da so bili kvazarji v pretekosti pošasti. Danes pa niso pošasti, so pač galaksije z aktivnim jedrom. Te pošasti pa so bile tisočkrat svetlejše od današnjih galaksij, kakršna je naša Rimska cesta. To je zelo vznemirljivo. In zato se seveda sprašujemo, kje so zdaj te pošasti. Če so obstajale v preteklosti, so galaksije, v katerih so pošasti včasih živele, prisotne tudi zdaj in v naši okolici. Radi bi razumeli tudi, zakaj so te pošasti zdaj mirne in skoraj neopazne. V naši neposredni okolici, reciva dvajset, trideset ali štirideset milijonov let potovanja svetlobe daleč, zares vidimo galaksije, ki gostijo zelo masivne črne luknje, ki pa niso kvazarji, nimajo aktivnih jeder. Mislimo, da se je s časom jedilnik teh pošasti spremenil. Zdi se, da zdaj nanje ne pada dovolj plina iz okolice, da bi jih opazili kot svetle pošasti. Njihova prehrana s plinom iz okolice je zelo pičla, v bistvu gre za kvazarje, ki stradajo.

Profesor, nedavno ste napisali nekaj ključnih poglavij v knjigi, ki jo je objavil Springer in ki je pregled napredka v našem razumevanju aktivnih galaktičnih jeder. V zadnjem poglavju govorite o pomembnih odprtih vprašanjih, ki bodo v bližnji prihodnosti morda odgovorjena. Na kakšne novice lahko upamo v naslednjih letih?

Tega poglavja ni bilo lahko napisati. S sodelavci v Padovi smo se o marsičem strinjali in se marsikje v mnenjih tudi razhajali. Kaj lahko rečemo o pričakovanjih v bližnji prihodnosti – no, predvsem se je v zadnjih 50. letih od odkritja kvazarjev zgodila velika tehnološka revolucija. Računalniki in sateliti, ki jih imamo in ki nam omogočajo opazovanja kvazarjev v vseh vrstah svetlobe, od žarkov gama, prek vidne in infrardeče svetlobe do radijskih valov, pa veliki teleskopi, kot je na primer VLT Evropskega južnega observatorija v Čilu, vse to je prineslo izjemen napredek. Vendar še nimamo trdnega dokaza, da je v središču kvazarja vedno zelo masivna črna luknja in da svetloba, ki jo opazujemo, zares izvira iz območja zelo blizu črni luknji. Za vse to samo domnevamo, da je res. Vendar so dokazi še vedno do neke mere posredni. Morda bomo z novimi sateliti, ki bodo opazovali v rentgenski svetlobi, videli več podrobnosti o pojavih zelo blizu črni luknji.

Še zadnje kratko vprašanje. Slišali smo, da se, ko govorite o znanosti, radi sklicujete na latinske pregovore. Kateri bi vam prišel na misel v zvezi z aktivnimi jedri galaksij?

Ha, prvi je gotovo znani rek: “Multiplicanda non sunt praeter necessitatem”. To je znani rek Williama Okamskega, ki mu pripisujejo znano Okamovo britev. Ta rek vlada znanosti in bi ga lahko povzeli kot: “Iščite najpreprostejšo razlago vesolja”. Z drugimi besedami to pomeni, da ne smemo slediti Ptolemeju, ki je skušal razložiti naše Osončje s predpostavko, da mora biti Zemlja v središču vsega. Da je to predpostavko lahko izpolnil, je moral dodajati vedno nove zaplete v obliki epicikličnih gibanj, ki pa jih opazovanja niso podprla. Zdaj imamo enak položaj pri kvazarjih. Zdi se, da naše razlage opazovanj vsebujejo preveč zapletenih procesov. Znana Okamova britev pa pravi, da ni dobro imeti razlage z več deli, kot je to nujno potrebno.