A J1427+3312 jelű kvazárról csak nemrég óta tudjuk, hogy színképvonalainak vöröseltolódása z=6,12. Jelenleg alig több mint húsz ilyen távoli (5,8-nél nagyobb vöröseltolódású) kvazárt ismerünk. A szóban forgó kvazár sugárzása a Világegyetem jelenlegi kora kb. 7%-ának megfelelő időszakból származik. (Akkor még a most 13,5 milliárd évesnek tekintett Univerzum alig 900 millió éves volt.) Ami a J1427+3312-t még különlegesebbé teszi, az a rádiósugárzása. Mind a mai napig ez az egyetlen rádiótartományban is fényes kvazár, amelyre z>6-ot mértek, tehát a legtávolabbi, amelyet jelenleg ismerünk.
A kvazárok olyan aktív galaxismagok, amelyeknek a sugárzása egy központi, akár több milliárd naptömegű fekete lyuk közvetlen közeléből érkezik. A kisugárzott hatalmas energia forrása a szupernagy tömegű fekete lyukba behulló anyag. Ennek egy része a forgástengely mentén két ellentétes irányban elhagyja a centrumot. Az erős mágneses térben kifelé spirálozó, elektromosan töltött részecskék a Földön is észlelhető rádiósugárzásást bocsátanak ki. A távoli kvazár feltételezett kis mérete miatt volt remény arra, hogy a lehető legfinomabb felbontással is "látható" legyen a szerkezete – még akkor is, ha a J1427+3312 nagy távolsága miatt igen halvány.
Egy magyarországi és hollandiai csillagászokból álló csoport az Európai VLBI Hálózattal (EVN) kísérelte meg feltérképezni a J1427+3312 rádiószerkezetét. A rádió-interferométeres mérések során térben egymástól távol telepített rádióteleszkópok egyidőben ugyanazt az égi rádióforrást figyelik. Az egyes antennáknál rögzített adatok később visszajátszhatók, számítógéppel kombinálhatók. Az így létrehozott interferencia révén – legalábbis a rendszer szögfelbontását tekintve – egy akkora képzeletbeli rádiótávcső "állítható elő", mint amekkora a hálózatban levő egyes antennák közötti legnagyobb távolság. Ezt hívják nagyon hosszú bázisvonalú interferometriának (VLBI). Az EVN csak nevében európai, valójában még annál is nagyobb: a mérésekhez használt tíz antenna közül kettő Kínában, egy a Dél-Afrikai Köztársaságban helyezkedik el. Az antennákkal két különböző frekvencián, 5 GHz-en (2007. március 3.) és 1,6 GHz-en (2007. március 11.) egyenként 7-7 órán át figyelték meg a halvány célpontot, valamint az égen közel ugyanabban az irányban látszó, de sokkal közelibb és fényesebb kvazárokat. Ez utóbbiakra a rendszer pontos kalibrációjához volt szükség. Az adatok utólagos feldolgozására, az interferencia előállítására az EVN központjában (Európai VLBI Intézet, JIVE, Dwingeloo, Hollandia) került sor.
Az eredmény: a kvazár mindkét rádiófrekvencián detektálható volt. Az 5 GHz-es mérések esetén az interferométer felbontása kb. 2 ezred ívmásodperc, ami a J1427+3312 távolságában szűk 40 fényévnek (!) felel meg. A detektálás ténye tehát megerősítette, hogy a rádiósugárzás valóban igen kis térrészből ered, és nem valamilyen nagyobb kiterjedésű rádiósugárzó felhőből. A magasabb, 5 GHz-es frekvencián a kvazár lényegesen halványabb, mint 1,6 GHz-en. Ezért egyáltalán a megtalálása is nagy fegyvertény. Itt érdemes emlékeztetni rá, hogy a Világegyetem tágulásával minden méret, így az elektromágneses sugárzás hullámhossza is növekszik. Amikor a kvazárt elhagyták, a most a Földön észlelt rádióhullámok frekvenciája még 7,12-szer nagyobb volt. Az 5 GHz-en észlelt sugárzás frekvenciája tehát a forrással együtt mozgó rendszerben közel 36 GHz.
A J1427+3312 kvazár rádióképe 5 GHz frekvencián, az Európai VLBI Hálózattal. A fényességet a kontúrok és a színek is jelzik. Az ábrán a (0,0) koordinátájú középpont a fényességi csúcsot jelöli. A vízszintes tengelyen a relatív – a csillagászok szokása szerint balra növekvő – rektaszcenzió, a függőlegesen a deklináció van feltüntetve, ezred ívmásodperc (mas) egységben. A bal alsó sarokban látható ellipszis az interferométer irányfüggő felbontását jelképezi.
A másik, 1,6 GHz-es rádiókép igazi meglepetése, hogy a fényesebb komponenstől dél-délnyugati irányban egy másik, halványabb és valamivel kiterjedtebb folt is látszik.
A J1427+3312 kvazár VLBI rádióképe 1,6 GHz frekvencián. A két komponens távolságának az égboltra eső vetülete mintegy 520 fényévnek felel meg.
A kvazár kettős szerkezete és rádiószínképe alapján kísértetiesen hasonlít egy, a közelebbi Univerzumban is viszonylag ritka típusra. Ezeket az aktív galaxismagokat kompakt szimmetrikus objektumoknak (angol rövidítéssel: CSO) hívják. A név nem szorul különösebb magyarázatra: méretük kicsi, megjelenésük (nagyjából) szimmetrikus. Legjobb tudásunk szerint a CSO-k azért kicsik, mert még fiatalok, fejlődésük elején tartanak. Komponenseik egymástól távolodnak, s egyszer, ha megérik, talán óriási rádiógalaxisok válnak belőlük. Azért is ismerünk keveset ebből a fajtából, mert egy igen rövid fejlődési szakaszt képviselnek.
Az ismert CSO-k jellemzően z=1 alatti vagy ahhoz közeli vöröseltolódásúak. Különlegességük, hogy kb. évtizedes vagy hosszabb VLBI megfigyelés-sorozatokkal néhányuk tágulási sebességét is sikerült pontosan meghatározni. Komponenseik távolodásából időben visszafelé számolva megadható "születésük" ideje is. A számok azt mutatják, hogy ezek az aktív galaxismagok alig néhány ezer, vagy csupán néhány száz éve mutatkoznak ebben a formában! Vagyis még emberi léptékkel mérve is fiataloknak mondhatók. Az egyelőre csak gyanú, hogy a J1427+3312, a jelenleg ismert legtávolabbi kvazár is ilyen "gyerekkorú" CSO. (Jó lenne idővel a tágulását is megmérni.) Mindenesetre várható, hogy a közeljövőben egyre több távoli halvány kvazár – köztük a rádiótartományban is észlelhetők – vöröseltolódását sikerül megállapítani optikai színképvonalaik alapján. Könnyen meglehet, hogy nagy felbontással majd azok is a mostanihoz hasonló képet mutatnak. Joggal feltételezhető, hogy a rádiócsillagászati katalógusokban más most tömegével fellelhető halvány források egy része ugyancsak z>6 kvazár lehet, csak éppen nem tuduk még semmit a vöröseltolódásukról.
A J1427+3312 VLBI képei készítő csoport tagjai: Frey Sándor (FÖMI Kozmikus Geodéziai Obszervatórium), Leonid Gurvits, Paragi Zsolt (JIVE, Hollandia) és Gabányi Krisztina (MTA Fizikai Geodéziai és Geodinamikai Kutatócsoport). A munka az Országos Tudományos Kutatási Alapprogramok (OTKA, K72515) támogatásával folyt. Az EVN-hez való hozzáférést az Európai Unió a 6. Kutatás-Fejlesztési Keretprogram RadioNet projektje keretében segítette. Az eredményeket ismertető cikk rövidesen megjelenik az Astronomy and Astrophysics című folyóiratban, kézirata az arXiv szerverén már most is érhető.
Forrás:
Kapcsolódó cikk:
Kapcsolódó linkek:
- Földmérési és Távérzékelési Intézet, Kozmikus Geodéziai Obszervatórium
- Az Európai VLBI Hálózat honlapja
- Joint Institute for VLBI in Europe (JIVE)
