• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  • Hubble ser dubbla kvasarer i sammanslagna galaxer

    Denna konstnärs uppfattning visar det briljanta ljuset från två kvasarer som finns i kärnorna i två galaxer som befinner sig i den kaotiska processen att smälta samman. Den gravitationella dragkampen mellan de två galaxerna sträcker dem, bildar långa tidvattensvansar och tänder en eldstorm av starbirth. Kvasarer är lysande fyrar av intensivt ljus från mitten av avlägsna galaxer. De drivs av supermassiva svarta hål som glupskt livnär sig på infallande materia. Denna föda frenesi släpper lös en ström av strålning som kan överglänsa det kollektiva ljuset från miljarder stjärnor i värdgalaxen. På några tiotals miljoner år, de svarta hålen och deras galaxer kommer att smälta samman, och så kommer kvasarparet, bildar ett ännu mer massivt svart hål. Ett liknande händelseförlopp kommer att inträffa om några miljarder år när vår Vintergatans galax smälter samman med den närliggande Andromeda-galaxen. Kredit:NASA, ESA, och J. Olmsted (STScI)

    NASA:s rymdteleskop Hubble "ser dubbelt". blickar tillbaka 10 miljarder år i universums förflutna, Hubble-astronomer hittade ett par kvasarer som är så nära varandra att de ser ut som ett enda objekt i markbaserade teleskopfoton, men inte i Hubbles skarpa syn.

    Forskarna tror att kvasarerna är mycket nära varandra eftersom de finns i kärnorna i två sammanslagna galaxer. Teamet fortsatte med att vinna "den dagliga dubbeln" genom att hitta ytterligare ett kvasarpar i en annan kolliderande galaxduo.

    En kvasar är en lysande fyr av intensivt ljus från mitten av en avlägsen galax som kan överglänsa hela galaxen. Den drivs av ett supermassivt svart hål som glupskt livnär sig på uppblåsande materia, släpper lös en ström av strålning.

    "Vi uppskattar att i det avlägsna universum, för varje 1, 000 kvasarer, det finns en dubbel kvasar. Så att hitta dessa dubbla kvasarer är som att hitta en nål i en höstack, " sa ledande forskare Yue Shen vid University of Illinois i Urbana-Champaign.

    Upptäckten av dessa fyra kvasarer erbjuder ett nytt sätt att undersöka kollisioner mellan galaxer och sammansmältningen av supermassiva svarta hål i det tidiga universum, säger forskare.

    Kvasarer är utspridda över hela himlen och var vanligast för 10 miljarder år sedan. Det fanns många galaxsammanslagningar då som matade de svarta hålen. Därför, astronomer tror att det borde ha funnits många dubbla kvasarer under den tiden.

    "Detta är verkligen det första provet av dubbla kvasarer vid galaxbildningens toppepok som vi kan använda för att undersöka idéer om hur supermassiva svarta hål kommer samman för att så småningom bilda en binär, " sa forskargruppsmedlemmen Nadia Zakamska från Johns Hopkins University i Baltimore, Maryland.

    Teamets resultat dök upp i onlinenumret av tidskriften den 1 april Natur astronomi .

    Shen och Zakamska är medlemmar i ett team som använder Hubble, Europeiska rymdorganisationens Gaia-rymdobservatorium, och Sloan Digital Sky Survey, samt flera markbaserade teleskop, att sammanställa en robust folkräkning av kvasarpar i det tidiga universum.

    Dessa två bilder av rymdteleskopet Hubble avslöjar två par kvasarer som fanns för 10 miljarder år sedan och som finns i hjärtat av sammanslagna galaxer. Var och en av de fyra kvasarerna finns i en värdgalax. Dessa galaxer, dock, kan inte ses eftersom de är för svaga, även för Hubble. Kvasarerna inom varje par är bara cirka 10, 000 ljusår från varandra -- det närmaste som någonsin setts i denna kosmiska epok. Kvasarer är lysande fyrar av intensivt ljus från mitten av avlägsna galaxer som kan överglänsa hela deras galaxer. De drivs av supermassiva svarta hål som glupskt livnär sig på infallande materia, släpper lös en ström av strålning. Kvasarparet i den vänstra bilden är katalogiserat som J0749+2255 och paret till höger som J0841+4825. De två paren av värdgalaxer som bebos av varje dubbel kvasar kommer så småningom att smälta samman. Kvasarerna kommer sedan att kretsa tätt om varandra tills de slutligen spirar ihop och smälter samman, vilket resulterar i en ännu mer massiv, men ensamt svart hål. Bilden för J0749+2255 togs 5 januari, 2020. J0841+4825-ögonblicksbilden togs 30 november, 2019. Båda bilderna togs i synligt ljus med Wide Field Camera 3. Kredit:NASA, ESA, H. Hwang och N. Zakamska (Johns Hopkins University), och Y. Shen (University of Illinois, Urbana-Champaign)

    Observationerna är viktiga eftersom en kvasars roll i galaktiska möten spelar en avgörande roll i galaxbildningen, säger forskarna. När två nära galaxer börjar förvränga varandra gravitationsmässigt, deras interaktion leder material in i sina respektive svarta hål, antända sina kvasarer.

    Över tid, strålning från dessa högintensiva "glödlampor" lanserar kraftfulla galaktiska vindar, som sveper ut det mesta av gasen från de sammanslagna galaxerna. Berövas gas, stjärnbildningen upphör, och galaxerna utvecklas till elliptiska galaxer.

    "Kvasarer har en djupgående inverkan på galaxbildningen i universum, "Att hitta dubbla kvasarer vid denna tidiga epok är viktigt eftersom vi nu kan testa våra långvariga idéer om hur svarta hål och deras värdgalaxer utvecklas tillsammans."

    Astronomer har hittills upptäckt mer än 100 dubbla kvasarer i sammanslagna galaxer. Dock, ingen av dem är lika gammal som de två dubbla kvasarerna i denna studie.

    Hubble-bilderna visar att kvasarer inom varje par bara är cirka 10, 000 ljusår från varandra. Som jämförelse, vår sol är 26, 000 ljusår från det supermassiva svarta hålet i mitten av vår galax.

    Paren av värdgalaxer kommer så småningom att smälta samman, och då kommer även kvasarerna att smälta samman, vilket resulterar i en ännu mer massiv, ett ensamt svart hål.

    Att hitta dem var inte lätt. Hubble är det enda teleskopet med skarp nog att se tillbaka till det tidiga universum och urskilja två nära kvasarer som är så långt borta från jorden. Dock, Enbart Hubbles skarpa upplösning är inte tillräckligt bra för att hitta dessa dubbla ljusfyrar.

    Astronomer behövde först ta reda på var de skulle peka Hubble för att studera dem. Utmaningen är att himlen är täckt av en gobeläng av antika kvasarer som blossade till liv för 10 miljarder år sedan, endast en liten bråkdel av dem är dubbla. Det krävdes en fantasifull och innovativ teknik som krävde hjälp av Europeiska rymdorganisationens Gaia-satellit och den markbaserade Sloan Digital Sky Survey för att sammanställa en grupp potentiella kandidater för Hubble att observera.

    Beläget vid Apache Point Observatory i New Mexico, Sloan-teleskopet producerar tredimensionella kartor över objekt över hela himlen. Teamet gick igenom Sloan-undersökningen för att identifiera kvasarerna för att studera närmare.

    Forskarna anlitade sedan Gaia-observatoriet för att hjälpa till att hitta potentiella dubbelkvasarkandidater. Gaia mäter positionerna, avstånd, och rörelser av närliggande himmelska föremål mycket exakt. Men laget tog fram en ny, innovativ applikation för Gaia som kan användas för att utforska det avlägsna universum. De använde observatoriets databas för att söka efter kvasarer som efterliknar den uppenbara rörelsen hos närliggande stjärnor. Kvasarerna visas som enskilda objekt i Gaia-data. Dock, Gaia kan plocka upp en subtil, oväntat "jiggle" i den uppenbara positionen för några av kvasarerna den observerar.

    Kvasarerna rör sig inte genom rymden på något mätbart sätt, men istället kan deras jiggle vara bevis på slumpmässiga fluktuationer av ljus eftersom varje medlem av kvasarparet varierar i ljusstyrka. Kvasarer flimrar i ljusstyrka på tidsskalor från dagar till månader, beroende på deras svarta håls matningsschema.

    Denna alternerande ljusstyrka mellan kvasarparet liknar att se en järnvägsövergångssignal på avstånd. När lamporna på båda sidor av den stationära signalen blinkar växelvis, tecknet ger en illusion av att "jiggla".

    När de första fyra målen observerades med Hubble, dess skarpa syn avslöjade att två av målen är två nära par kvasarer. Forskarna sa att det var ett "glödlampsögonblick" som verifierade deras plan att använda Sloan, Gaia, och Hubble för att jaga det gamla, svårfångade dubbla kraftpaket.

    Teammedlemmen Xin Liu från University of Illinois i Urbana-Champaign kallade Hubble-bekräftelsen för en "glad överraskning". Hon har länge jagat efter dubbla kvasarer närmare jorden med hjälp av olika tekniker med markbaserade teleskop. "Den nya tekniken kan inte bara upptäcka dubbla kvasarer mycket längre bort, men det är mycket mer effektivt än de metoder vi har använt tidigare, " Hon sa.

    Deras Natur astronomi artikeln är ett "proof of concept som verkligen visar att vår riktade sökning efter dubbla kvasarer är mycket effektiv, " sa teammedlemmen Hsiang-Chih Hwang, en doktorand vid Johns Hopkins University och huvudutredaren för Hubble-programmet. "Det öppnar en ny riktning där vi kan ackumulera mycket mer intressanta system att följa upp, som astronomer inte kunde göra med tidigare tekniker eller datauppsättningar."

    Teamet fick också uppföljande observationer med National Science Foundation NOIRLabs Gemini-teleskop. "Tvillingarnas rumsligt upplösta spektroskopi kan otvetydigt avvisa interlopers på grund av slumpmässiga överlagringar från oassocierade stjärn-kvasarsystem, där förgrundsstjärnan av en slump är i linje med bakgrundens kvasar, " sa teammedlemmen Yu-Ching Chen, en doktorand vid University of Illinois i Urbana-Champaign.

    Även om laget är övertygat om sitt resultat, de säger att det finns en liten chans att Hubble-ögonblicksbilderna tog dubbla bilder av samma kvasar, en illusion orsakad av gravitationslinser. Detta fenomen uppstår när gravitationen hos en massiv förgrundsgalax delar sig och förstärker ljuset från bakgrundskvasaren till två spegelbilder. Dock, forskarna tror att detta scenario är högst osannolikt eftersom Hubble inte upptäckte några förgrundsgalaxer nära de två kvasarparen.

    Galaktiska sammanslagningar var fler för miljarder år sedan, men några händer fortfarande idag. Ett exempel är NGC 6240, ett närliggande system av sammanslagna galaxer som har två och möjligen till och med tre supermassiva svarta hål. En ännu närmare galaktisk sammanslagning kommer att inträffa om några miljarder år när vår Vintergatans galax kolliderar med den närliggande Andromeda-galaxen. Den galaktiska striden skulle sannolikt mata de supermassiva svarta hålen i kärnan av varje galax, antända dem som kvasarer.

    Framtida teleskop kan ge mer insikt i dessa sammanslagningssystem. NASA:s rymdteleskop James Webb, ett infrarött observatorium som planeras lanseras senare i år, kommer att undersöka kvasarernas värdgalaxer. Webb kommer att visa signaturerna för galaktiska sammanslagningar, såsom spridningen av stjärnljus och de långa gasströmmarna som dras från de interagerande galaxerna.


    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com