Ein von Yale geleitetes Astronomenteam hat einen stark aufhellenden und schwächer werdenden Quasar entdeckt, der erklären könnte, wie einige Objekte im frühen Universum mit einer stark beschleunigten Geschwindigkeit wuchsen.
Die Entdeckung, die am 14. Januar auf der Wintertagung der American Astronomical Society bekannt gegeben wurde, ist das am weitesten entfernte Objekt, das vom NuSTAR-Röntgen-Weltraumteleskop (das 2012 gestartet wurde) entdeckt wurde, und gilt als einer der „variabelsten“ Quasare aller Zeiten identifiziert.
„In dieser Arbeit haben wir herausgefunden, dass es sich bei diesem Quasar sehr wahrscheinlich um ein supermassereiches Schwarzes Loch mit einem auf die Erde gerichteten Jet handelt – und wir sehen ihn in den ersten Milliarden Jahren des Universums“, sagte Lea Marcotulli, Postdoktorandin in Astrophysik in Yale und Hauptautor einer neuen Studie, die am 14. Januar veröffentlicht wurde Die astrophysikalischen Tagebuchbriefe.
Quasare gehören zu den ältesten und hellsten Objekten im Universum. Gebildet aus aktiven galaktischen Kernen (AGN) – Bereichen im Zentrum von Galaxien, in denen ein Schwarzes Loch Materie anzieht – emittieren Quasare elektromagnetische Strahlung, die im Radio-, Infrarot-, sichtbaren, ultravioletten, Röntgen- und Gammastrahlenbereich beobachtet werden kann. Strahlenwellenlängen. Diese „Sichtbarkeit“ hat Quasare zu einem hilfreichen Indikator für den Versuch gemacht, die Struktur und Entwicklung des Kosmos zu verstehen.
Astronomen nutzen beispielsweise Quasare, um die Reionisierung zu untersuchen, eine Zeitspanne weniger als eine Milliarde Jahre nach dem Urknall, als elektrisch neutrale Wasserstoffatome geladen wurden und die erste Generation von Sternen das Universum erleuchtete.
„Die Epoche der Reionisierung gilt als das Ende des dunklen Zeitalters des Universums“, sagte Thomas Connor, Astronom am Chandra X-Ray Center und Mitautor der Studie. „Über den genauen Zeitrahmen und die Quellenklasse, die für die Reionisierung verantwortlich sind, wird immer noch diskutiert, und die aktive Ansammlung supermassereicher Schwarzer Löcher ist einer der vorgeschlagenen Schuldigen.“
Für die Studie verglichen die Forscher NuSTAR-Beobachtungen eines entfernten Quasars mit der Bezeichnung J1429+5447 mit unabhängigen Beobachtungen vier Monate zuvor durch das Röntgenteleskop Chandra. Die Forscher fanden heraus, dass sich die Röntgenemissionen des Quasars in dieser sehr kurzen Zeit verdoppelt hatten (aufgrund relativistischer Effekte entsprachen die vier Monate auf der Erde nur zwei Wochen für den Quasar).
„Dieses Maß an Röntgenvariabilität in Bezug auf Intensität und Schnelligkeit ist extrem“, sagte Meg Urry, Israel-Munson-Professorin für Physik und Astronomie an der Fakultät für Künste und Wissenschaften in Yale und Mitautorin der Studie. „Mit ziemlicher Sicherheit lässt sich dies durch einen auf uns gerichteten Jet erklären – einen Kegel, in dem Teilchen bis zu einer Million Lichtjahre vom zentralen, supermassereichen Schwarzen Loch entfernt transportiert werden. Weil sich der Jet mit nahezu Lichtgeschwindigkeit bewegt, Effekte von Einstein.“ Die Theorie der speziellen Relativitätstheorie beschleunigt und verstärkt die Variabilität.“
Die Forscher sagten, dass ihre Ergebnisse wichtige und dringend benötigte Informationen für Astronomen liefern, die sich mit der Reionisierung befassen. Es könnte Astronomen auch auf andere supermassive Kandidaten für Schwarze Löcher aus dem frühen Universum hinweisen.
„Die Entdeckung weiterer supermassereicher Schwarzer Löcher, die möglicherweise Jets beherbergen, wirft die Frage auf, wie diese Schwarzen Löcher in so kurzer Zeit so groß geworden sind und in welcher Verbindung die Jets auslösenden Mechanismen stehen könnten“, sagte Marcotulli.
Die NASA unterstützte die Forschung.
