• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  • Forskare upptäcker det tidigaste supermassiva svarta hålet och kvasaret i universum

    Kvasaren verkar som lite mer än en plats i forskarnas data. Kredit:FEIGE WANG ET AL.

    Nästan varje galax är värd för ett monster i mitten - ett supermassivt svart hål som är miljoner till miljarder gånger solens storlek. Även om det fortfarande finns mycket att lära om dessa föremål, många forskare tror att de är avgörande för bildandet och strukturen av galaxer. Vad mer, några av dessa svarta hål är särskilt aktiva, piska upp stjärnor, damm och gas till glödande ansamlingsskivor som avger kraftfull strålning i kosmos när de förbrukar materia runt dem. Dessa kvasarer är några av de mest avlägsna objekt som astronomer kan se, och det finns nu ett nytt rekord för det längsta som någonsin observerats.

    Ett team av forskare, ledd av före detta UC Santa Barbara postdoktor Feige Wang och inklusive professor Joe Hennawi och nuvarande postdoc Riccardo Nanni, meddelade upptäckten av J0313-1806, den mest avlägsna kvasaren som hittills upptäckts. Sett som det skulle ha sett ut för mer än 13 miljarder år sedan, denna fullt bildade avlägsna kvasar är också den tidigaste som hittills upptäckts, ger astronomer insikt i bildandet av massiva galaxer i det tidiga universum. Teamets resultat släpptes vid mötet i januari 2021 i American Astronomical Society och publicerades i Astrofysiska tidskriftsbrev .

    Kvasarer är de mest energirika objekten i universum. De uppstår när gas i den överhettade ansamlingsskivan runt ett supermassivt svart hål obönhörligt dras inåt, sprider energi över det elektromagnetiska spektrumet. Detta frigör enorma mängder elektromagnetisk strålning, med de mest massiva exemplen som lätt överglänser hela galaxer.

    Quasar J0313-1806 ligger 13 miljarder ljusår bort, och existerade bara 690 miljoner år efter Big Bang. Den drivs av det tidigaste kända supermassiva svarta hålet, som, trots dess tidiga bildande, väger fortfarande mer än 1,6 miljarder gånger solens massa. Verkligen, J0313-1806 överglänser den moderna Vintergatan med en faktor 1, 000.

    "De mest avlägsna kvasarerna är avgörande för att förstå hur de tidigaste svarta hålen bildades och för att förstå kosmisk återjonisering - den sista stora fasövergången i vårt universum, " sa medförfattaren Xiaohui Fan, professor i astronomi vid University of Arizona.

    Närvaron av ett så massivt svart hål så tidigt i universums historia utmanar teorier om svarta håls bildning. Som huvudförfattare Wang, nu en NASA Hubble-stipendiat vid University of Arizona, förklarar:"Svarta hål skapade av de allra första massiva stjärnorna kunde inte ha blivit så här stora på bara några hundra miljoner år."

    Teamet upptäckte först J0313-1806 efter att ha kammat igenom data från digitala himmelundersökningar med stora områden. Avgörande för karaktäriseringen av den nya kvasaren var ett högkvalitativt spektrum som erhölls vid W. M. Keck Observatory:"Genom University of California Observatories, vi har privilegierad tillgång till Keck-teleskopen på toppen av Mauna Kea, vilket gjorde det möjligt för oss att erhålla högkvalitativa data om detta objekt kort efter att det bekräftats att det var en kvasar vid andra teleskop, " sa Hennawi.

    Förutom att väga monstersvarta hålet, observationerna från Keck Observatory avslöjade ett exceptionellt snabbt utflöde från kvasaren i form av en vind med hög hastighet som färdades med 20 % av ljusets hastighet. "Den energi som frigörs av ett så extremt höghastighetsutflöde är tillräckligt stor för att påverka stjärnbildningen i hela kvasarvärdgalaxen, sa Jinyi Yang, från Steward Observatory vid University of Arizona.

    Den tidiga galaxen som är värd för kvasaren genomgår en ökning av stjärnbildning, producerar nya stjärnor 200 gånger snabbare än dagens Vintergatan. Systemet är det tidigaste kända exemplet på en kvasar som skulpterar tillväxten av sin värdgalax. Kombinationen av denna intensiva stjärnbildning, den lysande kvasaren och det höghastighetsutflödet gör J0313-1806 och dess värdgalax till ett lovande naturligt laboratorium för att förstå tillväxten av supermassiva svarta hål och deras värdgalaxer i det tidiga universum.

    "Detta skulle vara ett bra mål för att undersöka bildandet av de tidigaste supermassiva svarta hålen, ", avslutade Wang. "Vi hoppas också att lära oss mer om effekten av kvasarutflöden på deras värdgalax – såväl som att lära oss hur de mest massiva galaxerna bildades i det tidiga universum."

    Att hitta dessa avlägsna kvasarer kräver otroligt mödosamt arbete, eftersom de är som nålar i en höstack. Astronomer bryter digitala bilder av miljarder himlaobjekt för att hitta lovande kvasarkandidater. "Den nuvarande framgångsfrekvensen för att hitta dessa föremål är runt 1%. Du måste kyssa många grodor innan du hittar din prins, " anmärkte Hennawi.

    Hennawi, Wang och Nanni utvecklar verktyg för maskininlärning för att analysera denna stora data och göra processen att hitta avlägsna kvasarer mer effektiv. "Under de kommande åren kommer Europeiska rymdorganisationens Euclid-satellit och NASA:s rymdteleskop James Webb att göra det möjligt för oss att hitta kanske hundra kvasarer på detta avstånd, eller längre, "Med ett stort statistiskt urval av dessa objekt kommer vi att kunna konstruera en exakt tidslinje för återjoniseringsepoken samt kasta mer ljus över hur dessa massiva svarta hål bildades."


    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com