NASA's Fermi Gamma-ray Space Telescope heeft de verste gammastraling geïdentificeerd, een type melkwegstelsel waarvan de intense emissies worden aangedreven door supergrote zwarte gaten. Licht van het meest verre object begon zijn reis naar ons toen het universum 1,4 miljard jaar oud was, of bijna 10 procent van zijn huidige leeftijd.

"Ondanks hun jeugd, deze wijdverspreide blazars herbergen enkele van de meest massieve zwarte gaten die bekend zijn, " zei Roopesh Ojha, een astronoom bij NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland. "Dat ze zich zo vroeg in de kosmische geschiedenis ontwikkelden, daagt de huidige ideeën uit over hoe superzware zwarte gaten zich vormen en groeien, en we willen meer van deze objecten vinden om ons te helpen het proces beter te begrijpen."

Ojha presenteerde de bevindingen maandag, 30 januari op de bijeenkomst van de American Physical Society in Washington, en een paper waarin de resultaten worden beschreven, is ingediend bij The Astrofysische journaalbrieven .

Blazars vormen ongeveer de helft van de gammastraling die wordt gedetecteerd door Fermi's Large Area Telescope (LAT). Astronomen denken dat hun hoge-energetische emissies worden aangedreven door materie die wordt verwarmd en uit elkaar wordt gescheurd als het uit een opslag valt, of aanwas, schijf in de richting van een superzwaar zwart gat met een miljoen of meer keer de massa van de zon. Een klein deel van dit invallende materiaal wordt omgeleid naar een paar deeltjesstralen, die met bijna de lichtsnelheid in tegengestelde richtingen naar buiten schieten. Blazars lijken helder in alle vormen van licht, inclusief gammastraling, het licht met de hoogste energie, wanneer een van de jets bijna direct op ons wijst.

Eerder, de verste blazars die door Fermi werden gedetecteerd, straalden hun licht uit toen het universum ongeveer 2,1 miljard jaar oud was. Eerdere waarnemingen toonden aan dat de verste blazars het grootste deel van hun licht produceren met energieën precies tussen het bereik dat wordt gedetecteerd door de LAT en de huidige röntgensatellieten, wat het erg moeilijk maakte om ze te vinden.

Vervolgens, in 2015, het Fermi-team heeft een volledige herverwerking van alle LAT-gegevens vrijgegeven, genaamd Pass 8, dat leidde tot zoveel verbeteringen dat astronomen zeiden dat het was alsof ze een gloednieuw instrument hadden. De verhoogde gevoeligheid van de LAT bij lagere energieën verhoogde de kans om meer verre blazars te ontdekken.

Het onderzoeksteam werd geleid door Vaidehi Paliya en Marco Ajello van de Clemson University in South Carolina en omvatte Dario Gasparrini van het Science Data Center van de Italiaanse ruimtevaartorganisatie in Rome en Ojha. Ze begonnen met het zoeken naar de meest afgelegen bronnen in een catalogus van 1,4 miljoen quasars, een melkwegklasse die nauw verwant is aan blazars. Omdat alleen de helderste bronnen op grote kosmische afstanden kunnen worden gedetecteerd, ze verwijderden vervolgens alle behalve de helderste objecten op radiogolflengten van de lijst. Met een eindmonster van ongeveer 1, 100 voorwerpen, de wetenschappers onderzochten vervolgens de LAT-gegevens voor allemaal, resulterend in de detectie van vijf nieuwe gammastraling-blazars.

Uitgedrukt in termen van roodverschuiving, astronomen voorkeursmaatstaf van de diepe kosmos, de nieuwe blazars variëren van roodverschuiving 3.3 tot 4.31, wat betekent dat het licht dat we nu van hen detecteren, begon toen het universum tussen 1,9 en 1,4 miljard jaar oud was, respectievelijk.

"Toen we deze bronnen eenmaal hadden gevonden, we verzamelden alle beschikbare multigolflengtegegevens en afgeleide eigenschappen zoals de massa van het zwarte gat, de helderheid van de accretieschijf, en de straalkracht, ' zei Paliya.

Twee van de blazars hebben zwarte gaten van een miljard zonsmassa's of meer. Alle objecten hebben extreem lichtgevende accretieschijven die meer dan twee biljoen keer de energie-output van onze zon uitstralen. Dit betekent dat materie voortdurend naar binnen valt, samengeperst tot een schijf en verwarmd voordat hij de laatste duik naar het zwarte gat maakte.

"De belangrijkste vraag is nu hoe deze enorme zwarte gaten in zo'n jong universum hebben kunnen ontstaan, " zei Gasparrini. "We weten niet welke mechanismen hun snelle ontwikkeling hebben veroorzaakt."

Ondertussen, het team is van plan om verder te zoeken naar aanvullende voorbeelden.

"We denken dat Fermi slechts het topje van de ijsberg heeft ontdekt, de eerste voorbeelden van een populatie van sterrenstelsels die voorheen niet in gammastraling werd gedetecteerd, ' zei Ajello.