Med hjälp av European Southern Observatorys (ESO) Very Large Telescope (VLT) har astronomer karakteriserat en ljus kvasar och funnit att den inte bara är det ljusaste i sitt slag utan också det mest lysande objekt som någonsin observerats. Kvasarer är de ljusa kärnorna i avlägsna galaxer, och supermassiva svarta hål driver dem.
Det svarta hålet i denna rekordstora kvasar växer i massa med motsvarande en sol per dag, vilket gör det till det snabbast växande svarta hålet hittills.
De svarta hålen som driver kvasarerna samlar in materia från sin omgivning i en energisk process som avger enorma mängder ljus. Så mycket att kvasarer är några av de ljusaste objekten på vår himmel, vilket betyder att även avlägsna sådana är synliga från jorden. I allmänhet indikerar de mest lysande kvasarerna de snabbast växande supermassiva svarta hålen.
"Vi har upptäckt det snabbast växande svarta hålet hittills känt. Det har en massa på 17 miljarder solar och äter drygt en sol per dag. Detta gör det till det mest lysande föremålet i det kända universum", säger Christian Wolf, en astronom vid Australian National University (ANU) och huvudförfattare till studien publicerade Nature Astronomy . Kvasaren, kallad J0529-4351, är så långt borta från jorden att det tog över 12 miljarder år för dess ljus att nå oss.
Materian som dras in mot detta svarta hål, i form av en skiva, avger så mycket energi att J0529-4351 är över 500 biljoner gånger mer lysande än solen. "Allt detta ljus kommer från en het ackretionsskiva som mäter sju ljusår i diameter - det här måste vara den största ackretionsskivan i universum", säger ANU Ph.D. student och medförfattare Samuel Lai. Sju ljusår är ungefär 15 000 gånger avståndet från solen till Neptunus omloppsbana.
Anmärkningsvärt nog gömde sig denna rekordstora kvasar i osynligt. "Det är en överraskning att den har förblivit okänd fram till idag när vi redan känner till ungefär en miljon mindre imponerande kvasarer. Den har stirrat oss i ansiktet fram till nu", säger medförfattaren Christopher Onken, en astronom vid ANU. Han tillade att detta föremål dök upp i bilder från ESO Schmidt Southern Sky Survey som går tillbaka till 1980, men att det inte erkändes som en kvasar förrän decennier senare.
Att hitta kvasarer kräver exakta observationsdata från stora delar av himlen. De resulterande datamängderna är så stora att forskare ofta använder maskininlärningsmodeller för att analysera dem och skilja kvasarer från andra himmelska objekt.
Dessa modeller tränas dock på befintliga data, vilket begränsar de potentiella kandidaterna till objekt liknande de som redan är kända. Om en ny kvasar är mer lysande än någon annan tidigare observerad, kan programmet förkasta den och istället klassificera den som en stjärna inte alltför långt från jorden.
En automatiserad analys av data från Europeiska rymdorganisationens Gaia-satellit passerade J0529-4351 för att vara för ljus för att vara en kvasar, vilket tyder på att det är en stjärna istället. Forskarna identifierade det som en avlägsen kvasar förra året med hjälp av observationer från ANU 2,3-metersteleskopet vid Siding Spring Observatory i Australien.
Men att upptäcka att det var den mest lysande kvasaren som någonsin observerats krävde ett större teleskop och mätningar från ett mer exakt instrument. X-shooter-spektrografen på ESO:s VLT i den chilenska Atacamaöknen gav avgörande data.
Det snabbast växande svarta hålet som någonsin observerats kommer också att vara ett perfekt mål för GRAVITY+-uppgraderingen på ESO:s VLT Interferometer (VLTI), som är designad för att noggrant mäta massan av svarta hål, inklusive de långt borta från jorden. Dessutom kommer ESO:s Extremely Large Telescope (ELT), ett 39-meters teleskop under uppbyggnad i den chilenska Atacamaöknen, att göra identifiering och karakterisering av sådana svårfångade objekt ännu mer genomförbart.
Att hitta och studera avlägsna supermassiva svarta hål kan kasta ljus över några av det tidiga universums mysterier, inklusive hur de och deras värdgalaxer bildades och utvecklades. Men det är inte den enda anledningen till att Wolf söker efter dem. "Personligen gillar jag helt enkelt jakten", säger han. "Under några minuter om dagen får jag känna mig som ett barn igen, leka skattjakt, och nu tar jag upp allt som jag har lärt mig sedan dess."
Mer information: Christian Wolf, Tillväxten av en solmassa per dag av ett svart hål på 17 miljarder solmassa, Nature Astronomy (2024). DOI:10.1038/s41550-024-02195-x. www.nature.com/articles/s41550-024-02195-x
Journalinformation: Naturastronomi
Tillhandahålls av ESO
