Een kosmische dans tussen twee samensmeltende sterrenstelsels, elk bevat een superzwaar zwart gat dat zich snel voedt met zoveel materiaal dat het een fenomeen creëert dat bekend staat als een quasar, is een zeldzame vondst.

Astronomen hebben verschillende paren van zulke samensmeltende sterrenstelsels ontdekt, of lichtgevende "dubbele" quasars, met behulp van drie Maunakea-observatoria op Hawaï - Subaru Telescope, WM Keck Observatorium, en Gemini Observatorium. Deze dubbele quasars zijn zo zeldzaam, een onderzoeksteam onder leiding van het Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe van de Universiteit van Tokyo schat dat slechts 0,3% van alle bekende quasars twee superzware zwarte gaten heeft die op ramkoers met elkaar liggen.

De studie die vandaag is gepubliceerd in de 26 augustus, 2020 uitgave van Het astrofysische tijdschrift .

"Ondanks hun zeldzaamheid, ze vertegenwoordigen een belangrijke fase in de evolutie van sterrenstelsels, waar de centrale reus wordt gewekt, massa winnen, en mogelijk van invloed zijn op de groei van het gaststelsel, " zei Shenli Tang, een afgestudeerde student aan de Universiteit van Tokio en co-auteur van de studie.

Quasars zijn een van de meest lichtgevende, energetische objecten bekend in het universum, aangedreven door superzware zwarte gaten die miljoenen tot miljarden keer massiever zijn dan onze zon. Terwijl materiaal rond een zwart gat in het centrum van een melkwegstelsel wervelt, het wordt verwarmd tot hoge temperaturen, het vrijgeven van zoveel licht dat de quasar zijn gastmelkwegstelsel kan overtreffen. Dit maakt een samensmeltend paar sterrenstelsels met quasar-activiteit moeilijk te detecteren; het is moeilijk om het licht van de twee quasars te scheiden omdat ze zo dicht bij elkaar staan. Ook, het observeren van een groot genoeg gebied van de lucht om deze zeldzame gebeurtenissen in voldoende aantallen te vangen, is een uitdaging.

Om deze obstakels te overwinnen, het team profiteerde van een gevoelig breed onderzoek van de lucht met behulp van de Hyper Suprime-Cam (HSC) -camera op de Subaru-telescoop.

"Om ons werk gemakkelijker te maken, we begonnen met te kijken naar de 34, 476 bekende quasars van de Sloan Digital Sky Survey met HSC-beeldvorming om die met twee (of meer) verschillende centra te identificeren, " zei hoofdauteur John Silverman van het Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe. "Eerlijk gezegd, we zijn niet begonnen met het zoeken naar dubbele quasars. We onderzochten beelden van deze lichtgevende quasars om te bepalen in welk type sterrenstelsels ze het liefst wilden verblijven toen we gevallen begonnen te zien met twee optische bronnen in hun centra waar we er maar één verwachtten."

Het team identificeerde 421 veelbelovende gevallen. Echter, er was nog steeds de kans dat veel van deze geen bonafide dubbele quasars waren, maar eerder toevallige projecties zoals sterlicht uit onze eigen melkweg. Bevestiging vereiste een gedetailleerde analyse van het licht van de kandidaten om te zoeken naar definitieve tekenen van twee verschillende quasars.

Met behulp van Keck Observatory's Low Resolution Imaging Spectrometer (LRIS) en Gemini Observatory's Near-Infrared Integral Field Spectrometer, Silverman en zijn team identificeerden drie dubbele quasars, waarvan er twee voorheen onbekend waren. Elk object in het paar vertoonde de signatuur van gas dat met duizenden kilometers per seconde beweegt onder invloed van een superzwaar zwart gat.

De nieuw ontdekte dubbele quasars demonstreren de belofte van beeldvorming over een groot gebied in combinatie met spectroscopische waarnemingen met hoge resolutie om deze ongrijpbare objecten te onthullen, die essentieel zijn voor een beter begrip van de groei van sterrenstelsels en hun superzware zwarte gaten.