Šezdesetih godina prošlog stoljeća u mikrosvijetu otkriveni su kvarkovi, a u makrosvijetu kvazari. Ti kva* objekti postali su, i do danas ostali, fascinacija ljubiteljima prirodoznanstvenih spoznaja. Kvark ili kvazar magični je terminus technicus (stručni naziv) koji malo koga ostavlja ravnodušnim. Ti (doslovno) rubovi fizičkog svijeta ujedno su i (preneseno) rubovi spoznaje tog svijeta.

Što je kvazar?

Američki astronomi Allan Sandage i Thomas Matthews otkrili su 1960. objekt koji je sličio zvijezdi, ali je njegov spektar bio bitno različit od zvjezdanih spektara. Nije se, dakle, radilo o zvijezdi premda je izgledao točkast, poput zvijezde. Pošto je zračio u radiopodručju nazvan je quasi stellar radio source (kvazizvjezdani radioizvor), skraćeno kvazar. Konkretni objekt imenovan je 3C48, jer je bio 48. objekt u Trećem Cambridgeovom katalogu radioizvora. Nedugo zatim je nizozemski astronom Maarten Schmidt pokazao da je sličan objekt, 3C273, daleko izvan naše galaksije pa mu je luminoznost (snaga kozmičkog izvora) enormno velika. U to je doba bilo nezamislivo da jedan kozmički objekt emitira tolikom snagom, poput 100 bilijuna Sunaca.

Danas znamo da je kvazar galaksija i to posebna galaksija koju nazivamo aktivnom. Njezino središte je malo, veličine zvjezdanog sustava, ali sjaji poput 10000 običnih galaksija. Nazivamo ga aktivnom galaktičkom jezgrom. U samom središtu te jezgre nalazi se supermasivna crna rupa, a oko crne rupe kruži prsten materije koji pak nazivamo akrecijski disk. Okomito na ravninu diska izlaze dva nasuprotna jako dugačka snopa zračenja i ultrabrzih čestica. To su relativistički mlazovi. Posebnu kategoriju čine oni kvazari čiji su mlazovi usmjereni točno prema Zemlji. Njih zovemo blazari.

Tajna ogromne snage zračenja kvazara djelom se krije u usmjerenoj emisiji. Umjesto da zrače izotropno, kao što to čine zvijezde, kvazari energiju u okolni prostor odašilju unutar uskog mlaza, poput svjetionika. Nadalje, proces u kojem se oslobađa energija nije termonuklearna fuzija, kao u zvijezdama. Proces je netermički, povezan s padanjem materije prema crnoj rupi. Energija, koju odnose čestice i zračenje nastalo izvan horizonta crne rupe, ekvivalentna je (u smislu mc²) masi od desetak do stotinjak masa Sunca godišnje. U prenesenom smislu, crna rupa jede okolnu materiju, a dio te materije uspijeva pobjeći u obliku relativističkih mlazova koji odnose enormnu energiju u okolni svemir.

Što smo novog spoznali o kvazarima?

Mnogo se u zadnje vrijeme saznalo o mehanizmima formiranja relativističkih mlazova. Tu su važan doprinos dali i teleskopi MAGIC, na kojima godinama radim. Upravo relativistički mlazovi razlikuju aktivnu galaksiju od obične. Jer sve galaksije, i one aktivne i one koje nisu aktivne, u svojim središtima imaju supermasivnu crnu rupu. Sama središnja crna rupa nije dovoljna. Potrebno je još nešto što će, figurativno rečeno, upaliti kvazar. A to nešto povezano je s omotačem tame tvari koji galaksiju okružuje.

Grupa japanskih istraživača sa Sveučilišta u Tokiju precizno je mjerila mase haloa tamne tvari oko stotinjak kvazara. Većinu podataka prikupili su teleskopom Subaru smještenom na Havajima. Otkrili su da je masa tamne tvari u halou svih kvazara otprilike ista: oko 100 bilijuna masa Sunca. A to ukazuje da je za aktivaciju kvazara potrebna određena, karakteristična masa tamne tvari u halou. Nešto poput kritične mase uranija ili plutonija potrebne za nuklearne lančane reakcije, koja je u nuklearki kontrolirana a u bombi nekontrolirana, ali neophodna za aktiviranje. Osim što znamo kako aktivirati nuklearnu bombu, sad znamo i kako aktivirati cijelu galaksiju. Nadam se samo da se čovječanstvo nikad neće do te mjere razmahati.

Dario Hrupec docent je na Odjelu za fiziku Sveučilišta u Osijeku. Bavi se visokoenergijskom gama-astronomijom. Član je međunarodnih kolaboracija MAGIC i CTA. Autor je niza srednjoškolskih udžbenika iz fizike i tri znanstveno-popularizacijske knjige: "Protiv nadnaravnoga", "Ažurirani svemir" i "Razumljivi svijet".