Med hjälp av European Southern Observatory's Very Large Telescope (ESO:s VLT), astronomer har upptäckt och studerat i detalj den mest avlägsna källan till radioutstrålning som hittills känts till. Källan är en "radioljud" kvasar – ett ljust föremål med kraftfulla jetstrålar som sänder ut vid radiovåglängder – som är så långt borta att det har tagit 13 miljarder år för ljuset att nå oss. Upptäckten kan ge viktiga ledtrådar för att hjälpa astronomer att förstå det tidiga universum.

Kvasarer är mycket ljusa objekt som ligger i mitten av vissa galaxer och drivs av supermassiva svarta hål. När det svarta hålet förbrukar den omgivande gasen, energi frigörs, gör det möjligt för astronomer att upptäcka dem även när de är väldigt långt borta.

Den nyupptäckta kvasaren, smeknamnet P172+18, är så långt borta att ljuset från det har färdats i cirka 13 miljarder år för att nå oss:vi ser det som det var när universum var bara runt 780 miljoner år gammalt. Medan mer avlägsna kvasarer har upptäckts, det här är första gången astronomer har kunnat identifiera de tydliga signaturerna för radiojetstrålar i en kvasar så tidigt i universums historia. Endast cirka 10 % av kvasarerna – som astronomer klassificerar som "radioljud" – har jetstrålar, som lyser starkt på radiofrekvenser.

P172+18 drivs av ett svart hål som är cirka 300 miljoner gånger mer massivt än vår sol som förbrukar gas i en otrolig hastighet. "Det svarta hålet äter upp materia väldigt snabbt, växer i massa med en av de högsta hastigheterna som någonsin observerats, " förklarar astronomen Chiara Mazzucchelli, Fellow vid ESO i Chile, som ledde upptäckten tillsammans med Eduardo Bañados från Max Planck Institute for Astronomy i Tyskland.

Astronomerna tror att det finns ett samband mellan den snabba tillväxten av supermassiva svarta hål och de kraftfulla radiostrålar som upptäcks i kvasarer som P172+18. Strålarna tros kunna störa gasen runt det svarta hålet, öka hastigheten med vilken gas faller in. Därför Att studera radioljudda kvasarer kan ge viktiga insikter om hur svarta hål i det tidiga universum växte till sina supermassiva storlekar så snabbt efter Big Bang.

"Jag tycker att det är väldigt spännande att upptäcka "nya" svarta hål för första gången, och att tillhandahålla ytterligare en byggsten för att förstå det ursprungliga universum, varifrån vi kommer, och i slutändan oss själva, säger Mazzucchelli.

P172+18 erkändes först som en långt borta kvasar, efter att tidigare ha identifierats som en radiokälla, vid Magellan-teleskopet vid Las Campanas-observatoriet i Chile av Bañados och Mazzucchelli. "Så fort vi fick uppgifterna, vi inspekterade det med ögat, och vi visste omedelbart att vi hade upptäckt den mest avlägset radioljudda kvasaren som hittills känts, säger Bañados.

Dock, på grund av en kort observationstid, teamet hade inte tillräckligt med data för att studera objektet i detalj. En uppsjö av observationer med andra teleskop följde, inklusive med X-shooter-instrumentet på ESO:s VLT, vilket tillät dem att gräva djupare i egenskaperna hos denna kvasar, inklusive att bestämma nyckelegenskaper som massan av det svarta hålet och hur snabbt det äter upp materia från omgivningen. Andra teleskop som bidrog till studien inkluderar National Radio Astronomy Observatory's Very Large Array och Keck Telescope i USA.

Medan teamet är exalterade över sin upptäckt, att dyka upp i The Astrophysical Journal , de tror att denna radioljuda kvasar kan vara den första av många som hittas, kanske på ännu större kosmologiska avstånd. "Denna upptäckt gör mig optimistisk och jag tror – och hoppas – att distansrekordet snart kommer att slås, säger Bañados.

Observationer med anläggningar som ALMA, där ESO är en partner, och med ESO:s kommande Extremely Large Telescope (ELT) kan de hjälpa till att avslöja och studera fler av dessa tidiga universumsobjekt i detalj.

Denna forskning presenteras i artikeln "Upptäckten av en starkt växande, radioljud kvasar vid z=6,82" för att visas i The Astrofysisk tidskrift .