sdss j0847-0013, en av tre, sällsynta dubbla kvasarer som upptäckts med tre maunakea-observatorier. Kredit:Silverman et al
En kosmisk dans mellan två sammanslagna galaxer, var och en innehåller ett supermassivt svart hål som snabbt livnär sig på så mycket material att det skapar ett fenomen som kallas en kvasar, är ett sällsynt fynd.
Astronomer har upptäckt flera par av sådana sammanslagna galaxer, eller lysande "dubbla" kvasarer, med tre Maunakea-observatorier på Hawaii—Subaru-teleskopet, W. M. Keck Observatory, och Gemini Observatory. Dessa dubbla kvasarer är så sällsynta, en forskargrupp ledd av Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe vid University of Tokyo uppskattar att endast 0,3 % av alla kända kvasarer har två supermassiva svarta hål som är på kollisionskurs med varandra.
Studien publicerad idag den 26 augusti, 2020 års nummer av The Astrophysical Journal .
"Trots deras sällsynthet, de representerar ett viktigt steg i galaxernas utveckling, där den centrala jätten väcks, få massa, och potentiellt påverka tillväxten av dess värdgalax, sa Shenli Tang, en doktorand vid University of Tokyo och medförfattare till studien.
Kvasarer är en av de mest lysande, energiska objekt kända i universum, drivs av supermassiva svarta hål som är miljoner till miljarder gånger mer massiva än vår sol. När material virvlar runt ett svart hål i mitten av en galax, den värms upp till höga temperaturer, släpper ut så mycket ljus att kvasaren kan överglänsa sin värdgalax. Detta gör att ett par av sammanslagna galaxer med kvasaraktivitet är svåra att upptäcka; det är svårt att skilja ljuset från de två kvasarerna eftersom de ligger så nära varandra. Också, Att observera ett tillräckligt stort område av himlen för att fånga dessa sällsynta händelser i tillräckligt antal är en utmaning.
SDSS J141637.44+003352.2, en dubbel kvasar på ett avstånd för vilket ljuset som nådde oss sänds ut för 4,6 miljarder år sedan. De två kvasarerna är 13, 000 ljusårs mellanrum på himlen, placera dem nära centrum av en enda massiv galax som verkar vara en del av en grupp, som visas av de närliggande galaxerna i den vänstra panelen. I de nedre panelerna, optisk spektroskopi har avslöjat breda emissionslinjer associerade med var och en av de två kvasarerna, vilket indikerar att gasen rör sig i tusentals kilometer per sekund i närheten av två distinkta supermassiva svarta hål. De två kvasarerna har olika färg, på grund av olika mängd damm framför dem. Kredit:Silverman et al.
För att övervinna dessa hinder, teamet utnyttjade en känslig bred undersökning av himlen med hjälp av Hyper Suprime-Cam (HSC)-kameran på Subaru-teleskopet.
"För att göra vårt jobb enklare, vi började med att titta på de 34, 476 kända kvasarer från Sloan Digital Sky Survey med HSC-avbildning för att identifiera de som har två (eller flera) distinkta centra, " sa huvudförfattaren John Silverman från Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe. "Ärligt talat, vi började inte leta efter dubbla kvasarer. Vi undersökte bilder av dessa lysande kvasarer för att avgöra vilken typ av galaxer de föredrog att vistas i när vi började se fall med två optiska källor i deras centra där vi bara förväntade oss en."
Teamet identifierade 421 lovande fall. Dock, Det fanns fortfarande en chans att många av dessa inte var bonafide dubbla kvasarer utan snarare tillfälliga projektioner som stjärnljus från vår egen galax. Bekräftelse krävde detaljerad analys av ljuset från kandidaterna för att söka efter definitiva tecken på två distinkta kvasarer.
Med hjälp av Keck Observatorys lågupplösta bildspektrometer (LRIS) och Gemini Observatorys nära-infraröda integralfältspektrometer, Silverman och hans team identifierade tre dubbla kvasarer, varav två tidigare var okända. Varje föremål i paret visade signaturen av gas som rörde sig i tusentals kilometer per sekund under påverkan av ett supermassivt svart hål.
De nyupptäckta dubbla kvasarerna visar löftet om bredarea avbildning i kombination med högupplösta spektroskopiska observationer för att avslöja dessa svårfångade objekt, som är nyckeln till att bättre förstå tillväxten av galaxer och deras supermassiva svarta hål.
