Japonijos astronomai ankstyvojoje Visatoje aptiko neįprastą supermasyvią juodąją bedugnę, kuri auga beveik neįsivaizduojamu greičiu ir kartu skleidžia galingą rentgeno bei radijo spinduliuotę. Šis atradimas kelia rimtų klausimų nusistovėjusioms teorijoms ir rodo, kad pagrindiniai fizikiniai procesai jaunojoje Visatoje vis dar nėra iki galo suprasti.
Mokslininkų komanda, pasitelkusi teleskopą „Subaru“, užfiksavo tolimą kvazarą – aktyvią supermasyvią juodąją bedugnę, intensyviai „besimaitinančią“ aplinkine medžiaga.
Šis objektas egzistavo laikotarpiu, kai Visatai buvo mažiau nei 1,5 mlrd. metų. Juodoji bedugnė pasižymi itin sparčia akrecija: ji ryškiai šviečia rentgeno diapazone ir generuoja galingą radijo spinduliuotę, sklindančią iš čiurkšlės (džeto). Tyrėjų teigimu, tokia savybių kombinacija daugumoje teorinių modelių nėra numatoma.
Edingtono riba
Supermasyvios juodosios bedugnės, kurių masė gali būti milijonus ar net milijardus kartų didesnė už Saulės masę, paprastai glūdi daugumos galaktikų centruose. Jos auga prarydamos aplinkines dujas – dažniausiai vandenilį ir helį – iš savo galaktikų vidinės aplinkos.
Kai dujos krinta į juodąją bedugnę, susidaro kompaktiška, labai įkaitusios plazmos sritis, vadinama korona, kuri skleidžia rentgeno spinduliuotę. Be to, dalis supermasyvių juodųjų bedugnių suformuoja čiurkšles – siaurus, itin energingus medžiagos srautus, intensyviai spinduliuojančius radijo diapazone.
Vis dėlto, jei medžiaga į juodąją bedugnę ima plūsti pernelyg sparčiai, spinduliuotės slėgis pradeda veikti priešinga kryptimi ir lėtina dujų kritimą. Taip susiformuoja vadinamoji Edingtono riba – sąlyginis akrecijos „greičio limitas“.
Retais atvejais juodosios bedugnės gali trumpam viršyti šią ribą – šis reiškinys vadinamas superedingtonine (virš Edingtono ribos vykstančia) akrecija. Tokiu metu jos gali itin sparčiai kaupti masę. Tačiau įprastai manoma, kad esant tokioms sąlygoms aukštadažnė spinduliuotė ir čiurkšlių aktyvumas turėtų silpti.
Norėdami patikrinti, ar toks ekstremalus augimas ankstyvojoje Visatoje apskritai įmanomas, mokslininkai pasitelkė artimojo infraraudonojo diapazono spektrografą MOIRCS, įrengtą teleskope „Subaru“. Jie išmatavo dujų judėjimą šalia juodosios bedugnės ir, remdamiesi magnio (Mg II) emisijos linija, įvertino jos masę. Rentgeno stebėjimai parodė, kad juodoji bedugnė medžiagą praryja maždaug 13 kartų greičiau, nei leistų Edingtono riba. Dėl to ji patenka tarp sparčiausiai augančių savo klasės objektų.
Tyrimo vadovė, Vasėdos universiteto mokslininkė Sakiko Obuči, pažymi, kad šis rezultatas gali priartinti prie atsakymo, kaip supermasyvios juodosios bedugnės sugebėjo taip greitai susiformuoti ankstyvojoje Visatoje.
Dar labiau stebina tai, kad mokslininkai užfiksavo ir ryškią rentgeno spinduliuotę, ir stiprų radijo signalą, rodantį aktyvią koroną bei galingą čiurkšlę. Dabartiniai superedingtoninės akrecijos modeliai numato, jog esant tokiems ekstremaliems augimo tempams šie reiškiniai turėtų būti silpni arba visai išnykti.
Tyrėjai siekia nustatyti, kas tiksliai sustiprina rentgeno ir radijo spinduliuotę, taip pat įvertinti, ar panašūs objektai anksčiau galėjo likti nepastebėti analizuojant didelio masto stebėjimų duomenis.
Viena iš hipotezių teigia, kad kvazaras gali būti trumpalaikėje pereinamojoje fazėje: galingas dujų srautas „pastūmėjo“ sistemą už Edingtono ribos, tačiau korona ir čiurkšlė dar nespėjo nuslopti.
Jei ši prielaida pasitvirtins, stebėjimas suteiks beveik unikalų „momentinį kadrą“, leidžiantį pažvelgti į kintančius juodųjų bedugnių augimo režimus ankstyvojoje Visatoje – procesą, kurį užfiksuoti itin sudėtinga. Tai taip pat gali padėti geriau suprasti spartų galaktikų vystymąsi, nes galingos čiurkšlės gali reikšmingai paveikti žvaigždžių formavimąsi laikotarpiais, kai juodosios bedugnės auga ypač audringai.
Vėjas ir astronautų judesiai – potencialus energijos šaltinis kosminiams laivams
Mokslininkai taip pat siūlo kurti triboelektrinius nanogeneratorius (TENG), kurie galėtų tapti reikšmingu proveržiu kosmoso tyrimuose. Tai lengvi įrenginiai, mechaninį judesį paverčiantys elektros energija, ir, kaip manoma, galintys sumažinti priklausomybę nuo sunkių baterijų.
Tokie nanogeneratoriai apibūdinami kaip itin kompaktiški „energetiniai pleistrai“, kuriuos būtų galima spausdinti, lankstyti ir montuoti mažųjų palydovų viduje. Be to, juos būtų įmanoma integruoti tiesiai į astronautų pirštines, kad elektros energijai generuoti būtų panaudojami rankų judesiai arba net silpni vėjo srautai kosminių aparatų aplinkoje.
