I forrige uke rapporterte astronomer ved Yale University at de hadde sett noe uvanlig: et tilsynelatende stabilt fyrtårn fra universumets rekkevidde gikk stille. Denne relikviske lyskilden, en kvasar som ligger i vår himmelregion kjent som den himmelske ekvator, ble uventet 6-7 ganger svakere i løpet av det første tiåret av det 21. århundre. Takket være denne dramatiske endringen i lysstyrke har astronomer nå en enestående mulighet til å studere både livssyklusen til kvasarer og galakser som de en gang kalte hjem.
En kvasar oppstår fra en fjern (og derfor veldig gammel) galakse som en gang inneholdt et sentralt, roterende supermassivt svart hull - det astronomene kaller en aktiv galaktisk kjerne. Dette spinnende dyret svelget voldsomt opp store mengder omgivelsesgass og støv, sparket opp omgivende materiale og sendte det strømme ut av galaksen i blærehastigheter. Kvasarer lyser fordi disse eldgamle jetfly oppnådde enorme energier og derved førte til en strøm av lys så kraftig at astronomer fremdeles er i stand til å oppdage det her på jorden, milliarder av år senere.
I sin hey-dag var noen aktive galaktiske kjerner også energiske nok til å begeistre elektroner lenger unna det sentrale sorte hullet. Men selv i det tidlige universet tålte ikke elektronene den slags spenning for alltid; fysikkens lover tillater det ikke. Til slutt ville hvert elektron falle tilbake til hviletilstanden og frigjøre et foton med tilsvarende energi. Denne eksitasjonssyklusen skjedde om og om igjen og om igjen, i regelmessige og forutsigbare mønstre. Moderne astronomer kan visualisere disse overgangene - og energiene som forårsaket dem - ved å undersøke et kvasars optiske spekter for karakteristiske utslippslinjer ved bestemte bølgelengder.
Imidlertid er ikke alle kvasarer opprettet like. Mens spektrene til noen kvasarer avslører mange lyse, brede utslippslinjer med forskjellige energier, består andre kvasars spektre bare av den svake, smale variasjonen. Til nå trodde noen astronomer at disse variasjonene i utslippslinjer blant kvasarer rett og slett skyldtes forskjeller i deres orientering sett fra Jorden; det vil si at jo mer ansiktet på en kvasar var relativt til oss, jo bredere vil utslippslinjene astronomene kunne se.
Men alt dette er nå blitt stilt i tvil, takket være vår venn J015957.64 + 003310.5, kvasaren avslørt av teamet med astronomer på Yale. Faktisk er det nå sannsynlig at en kvasars mønster av utslippslinjer bare endres over levetiden. Etter å ha samlet ti år med spektrale observasjoner fra kvasaren, observerte forskerne den opprinnelige lysendringen i 2010. I juli 2014 bekreftet de at den fremdeles var like svak, og motbeviste hypoteser som antydet at effekten rett og slett skyldtes intervenerende gass eller støv . "Vi har sett på hundretusener av kvasarer på dette tidspunktet, og nå har vi funnet en som har slått av," forklarte C. Megan Urry, studiens medforfatter.
Hvordan ville det skje, spør du? Etter å ha observert den sammenlignbare bristen på brede utslippslinjer i sitt spekter, tror Urry og hennes kolleger at det sorte hullet i hjertet av kvasaren for ganske lenge siden ganske enkelt gikk på diett. Tross alt ville en aktiv galaktisk kjerne som konsumerte mindre materiale generere mindre energi, noe som ga opphav til svakere partikkelstråler og færre eksiterte atomer. "Strømkilden ble bare svak," sa Stephanie LaMassa, studiens viktigste etterforsker.
LaMassa fortsatte: "Fordi livssyklusen til en kvasar er en av de store ukjente, er det å fange en mens den endrer seg i løpet av en menneskelig levetid." Og siden livssyklusen til kvasarer er avhengig av livssyklusen til supermassive sorte hull, kan denne oppdagelsen hjelpe astronomer med å forklare hvordan de som ligger i sentrum for de fleste galakser utvikler seg over tid - inkludert Skytten A *, det supermassive sorte hullet ved sentrum av vår egen Melkevei.
"Selv om astronomer har studert kvasarer i mer enn 50 år, er det spennende at noen som meg, som har studert sorte hull i nesten et tiår, kan finne noe helt nytt," la LaMassa til.
Teamets forskning vil bli publisert i en kommende utgave av The Astrophysical Journal. En forhåndsutskrift av papiret er tilgjengelig her.
