Quasars zijn lichtgevende objecten met superzware zwarte gaten in hun centrum, zichtbaar over grote kosmische afstanden. Invallende materie vergroot de massa van het zwarte gat en is ook verantwoordelijk voor de helderheid van een quasar. Nutsvoorzieningen, met behulp van de W. M. Keck-observatorium in Hawaï, astronomen onder leiding van Christina Eilers hebben extreem jonge quasars ontdekt met een raadselachtige eigenschap:deze quasars hebben de massa van ongeveer een miljard zonnen, toch voor minder dan 100 zaken hebben verzameld, 000 jaar. Conventionele wijsheid zegt dat quasars van die massa de materie duizend keer langer zouden moeten aanzuigen dan dat - een kosmisch raadsel. De resultaten zijn gepubliceerd in de 2 mei-editie van de Astrofysisch tijdschrift .

In het hart van elk massief sterrenstelsel schuilt een superzwaar zwart gat. Hoe deze zwarte gaten zijn ontstaan, en hoe ze zo groot zijn geworden als miljoenen of zelfs miljarden zonnen, is een open vraag. Ten minste enkele fasen van krachtige groei zijn goed zichtbaar voor astronomische waarnemers:wanneer er aanzienlijke hoeveelheden gas in het zwarte gat wervelen, materie in de directe omgeving van het zwarte gat zendt veel licht uit. Het zwarte gat is met tussenpozen veranderd in een quasar, een van de meest lichtgevende objecten in het universum.

Nutsvoorzieningen, onderzoekers van het Max Planck Instituut voor Astronomie (MPIA) hebben drie quasars ontdekt die de conventionele wijsheid over de groei van zwarte gaten uitdagen. Deze quasars zijn extreem massief, maar had niet voldoende tijd moeten hebben om al die massa te verzamelen. De vondst, die is gebaseerd op waarnemingen bij de W.M. Keck-observatorium in Hawaï, een glimp van de oude kosmische geschiedenis:vanwege hun extreme helderheid, quasars kunnen tot op grote afstanden worden waargenomen. De astronomen observeerden quasars waarvan het licht er bijna 13 miljard jaar over deed om de aarde te bereiken. Als gevolg, de waarnemingen laten zien dat deze quasars niet zijn zoals ze nu zijn, maar zoals ze bijna 13 miljard jaar geleden waren, minder dan een miljard jaar na de oerknal.

De quasars in kwestie hebben ongeveer een miljard keer de massa van de zon. Alle huidige theorieën over de groei van zwarte gaten stellen dat, om zo groot te worden, de zwarte gaten zouden nodig hebben gehad om invallende materie te verzamelen, en schitteren helder als quasars, voor minstens honderd miljoen jaar. Maar deze drie quasars bleken veel korter actief te zijn geweest, minder dan 100, 000 jaar. "Dit is een verrassend resultaat, " legt Christina Eilers uit, een doctoraatsstudent bij MPIA en hoofdauteur van de huidige studie. "We begrijpen niet hoe deze jonge quasars in zo'n korte tijd de superzware zwarte gaten hebben kunnen laten groeien die hen van energie voorzien."

Om te bepalen hoe lang deze quasars actief waren, de astronomen onderzochten hoe de quasars hun omgeving hadden beïnvloed - in het bijzonder ze onderzochten verhit, meestal transparante "nabijheidszones" rond elke quasar. "Door te simuleren hoe het licht van quasars het gas eromheen ioniseert en verwarmt, we kunnen voorspellen hoe groot de nabijheidszone van elke quasar zou moeten zijn, " legt Frederick Davies uit, een postdoctoraal onderzoeker bij MPIA die expert is in de interactie tussen quasarlicht en intergalactisch gas. Als de quasar eenmaal is "aangezet" door materie die invalt, deze nabijheidszones groeien zeer snel. "Binnen een levensduur van 100, 000 jaar, quasars zouden al grote nabijheidszones moeten hebben."

Verrassend genoeg, drie van de quasars hadden zeer kleine nabijheidszones - wat aangeeft dat de actieve quasar-fase niet in meer dan 100 kan zijn ingesteld, 000 jaar eerder. "Geen huidige theoretische modellen kunnen het bestaan ​​van deze objecten verklaren, " zegt professor Joseph Hennawi, die de onderzoeksgroep bij MPIA leidt die de ontdekking deed. "De ontdekking van deze jonge objecten daagt de bestaande theorieën over de vorming van zwarte gaten uit en vereist nieuwe modellen om beter te begrijpen hoe zwarte gaten en sterrenstelsels zijn gevormd."

De astronomen hebben hun volgende stappen al gepland. "We zouden graag meer van deze jonge quasars willen vinden, " zegt Christina Eilers, "Hoewel het vinden van deze drie ongewone quasars misschien een toevalstreffer was, het vinden van extra voorbeelden zou impliceren dat een aanzienlijk deel van de bekende quasarpopulatie veel jonger is dan verwacht." De wetenschappers hebben al telescooptijd aangevraagd om verschillende extra kandidaten te observeren. De resultaten, zij hopen, nieuwe theoretische modellen over de vorming van de eerste superzware zwarte gaten in het heelal zal beperken - en, impliciet, astronomen helpen de geschiedenis te begrijpen van de gigantische superzware zwarte gaten in het centrum van hedendaagse sterrenstelsels zoals onze eigen Melkweg.