Astrofysiker från University of Bath har utvecklat en ny metod för att fastställa var extremt sällsynta extragalaktiska föremål befinner sig. De hoppas att deras teknik för att hitta "kvarsarer med förändrat utseende" kommer att ta forskare ett steg närmare att reda ut ett av universums största mysterier – hur supermassiva svarta hål växer. Kvasarer tros vara ansvariga för att reglera tillväxten av supermassiva svarta hål och deras värdgalaxer.

En kvasar är ett område med spektakulär ljusstyrka i mitten av en galax, drivs av ett supermassivt svart hål – den största typen av svarta hål, med en massa som överstiger vår sols med miljoner eller miljarder. Det finns ett supermassivt svart hål i mitten av Vintergatan.

Kwasarer med ändrat utseende växlar snabbt mellan ett tillstånd med hög ljusstyrka och ett tillstånd med låg ljusstyrka, och forskare har ännu inte räknat ut varför. När ljusstyrkan sänks, en kvasar är för svag för att ses mot bakgrund av värdgalaxen, vilket gör det svårt för rymdforskare att hitta antingen det eller det supermassiva svarta hålet det är kopplat till.

Den nya detekteringsmetoden kommer att göra det möjligt för forskare att hitta kvasarer som genomgår extrema förändringar i ljusstyrka, och därför skapa en mer omfattande folkräkning av supermassiva svarta hål. Nästa steg blir att studera orsakerna till ljusstyrkomkopplarna, för att ge forskare en bättre förståelse för hur supermassiva svarta hål växer. Från detta, ledtrådar kommer sannolikt att dyka upp om händelsekedjan som ger upphov till tillväxten av galaxer, eftersom energiproduktionen från supermassiva svarta hål kan påverka galaxernas öde.

Astrofysikern Dr Carolin Villforth, som var involverad i forskningen, sa:"Dessa kvasarer och supermassiva svarthål är extremt viktiga för galaxens evolution - ju mer vi lär oss om dem, ju mer vi förstår hur de påverkar tillväxten av galaxer."

Vad är kvasarer egentligen?

Kvasarer är den mest lysande ihållande ljuskällan i universum. Många galaxer, inklusive våra egna, tros ha en, och astrofysiker har identifierat mer än en miljon totalt.

Kvasarer bildas när gasformigt material dras av gravitationskrafter mot ett supermassivt svart hål. När denna gas närmar sig det svarta hålet, den bildar en "tillväxtskiva" som kretsar kring det svarta hålet. Energi frigörs från skivan i form av elektromagnetisk strålning, och det är denna strålning som producerar kvasarens ljusstyrka.

Accretionskivan är omgiven av en tjock, dammig munk som skymmer mycket av kvasarens utsläpp. Eftersom den dammiga strukturen är mycket stor, nivån av förmörkelse bör inte ändras på mänskliga tidsskalor, dock kan en kvasar med ett förändrat utseende tyckas byta från ljus till mörk snabbt (inom ett mänskligt år), vilket skulle vara mycket förvånande om det stämmer. Att skapa en mer omfattande lista över kvasarer med förändrat utseende skulle vara ett stort steg mot att förstå orsakerna bakom dessa uppenbara övergångar.

Tidigare försök att identifiera kvasarer med förändrat utseende har förlitat sig på variabilitet i ett brett spektrum av våglängder - en teknik som kallas fotometrisk variabilitet, som är känd för att missa kvasarer med lägre ljusstyrka. Bath-forskarna använde spektroskopiska data för att bedöma förändringarna i mycket små våglängdsområden, så att de kan upptäcka kvasarer med ändrat utseende som hade missats av fotometriska sökningar. Genom att använda denna teknik, de såg fyra kvasarer med ett förändrat utseende miljontals ljusår från jorden. Alla fyra var för svaga för att kunna fångas upp av fotometriska sökningar. Tidigare identifieringsförsök hade bara hittat två av dessa kvasarer i samma område.

Tidigare MPhys-student på Bath, Bart Potts, som ledde forskningen, förklarade:"Vi tog en tidigare datamängd och använde vår nya metod för att se om vi kunde identifiera några nya föränderliga kvasarer som andra hade missat. Detta gav oss en större uppsättning kvasarer med förändrat utseende för vidare studier, och validerade att vår metod var känsligare än andra, vilket var jättebra. Det visar att vår metodik är mer känslig för svagare ljusstyrka."

Han tillade:"I slutändan, detta fynd kommer att ge något åt ​​det akademiska samfundet som studerar kvasarer. Det kommer att hjälpa andra att fortsätta sin forskning om varför den här specifika typen av kvasar går igenom ljusstyrkebrytare. Vi hjälper vårt samhälle att hitta viktiga svar på stora frågor."

"En systematisk sökning efter kvasarer med förändrat utseende i SDSS-II med hjälp av skillnadsspektra" publiceras i Astronomi &Astrofysik .