Met behulp van het ALMA-observatorium, een internationaal team van astronomen heeft een waarnemingscampagne van interstellair medium (ISM) uitgevoerd in een gaststelsel van een quasar met een hoge roodverschuiving, bekend als SDSS J231038.88+185519.7 (kortweg SDSS J2310+1855). Resultaten van de waarnemingen, gepubliceerd op 24 juli op arXiv.org, zou de kennis van de eigenschappen en de aard van deze quasar kunnen verbeteren.

Quasi-stellaire objecten (QSO's), of quasars, zijn extreem lichtgevende actieve galactische kernen (AGN) die superzware centrale zwarte gaten met accretieschijven bevatten. Hun roodverschuiving wordt gemeten aan de hand van de sterke spectraallijnen die hun zichtbare en ultraviolette spectra domineren. Alle waargenomen quasar-spectra hebben roodverschuivingen tussen 0,056 en 7,54.

Astronomen zijn vooral geïnteresseerd in het vinden van nieuwe quasars met een hoge roodverschuiving (met een roodverschuiving van meer dan 6,0), aangezien dit de meest lichtgevende en meest afgelegen compacte objecten in het waarneembare heelal zijn. Waarnemingen van ISM in de gastheerstelsels van quasars met een hoge roodverschuiving hebben het potentieel om cruciale informatie te onthullen over het proces van de vorming en evolutie van sterrenstelsels. Ze kunnen ook helpen bij het bevorderen van het begrip van hoe superzware zwarte gaten groeien.

Bij een roodverschuiving van ongeveer 6.003, SDSS J2310+1855 is een van de helderste quasars met een hoge roodverschuiving in het verre-infrarood die tot nu toe bekend zijn. Eerdere studies van het ISM van het gaststelsel van dit QSO hebben de aanwezigheid blootgelegd van zeer geëxciteerd moleculair gas met complexe excitatiemechanismen waarbij verwarming door de krachtige quasar betrokken zou kunnen zijn. Om dit scenario verder te testen, een groep astronomen onder leiding van Jianan Li van de Peking Universiteit in Peking, China, voerde nieuwe waarnemingen uit van SDSS J2310+1855 met de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) in Chili.

"Om de fysieke condities van het gas te onderzoeken en te zoeken naar afdrukken van actieve galactische kernen (AGN) op de ISM, we rapporteren ALMA-waarnemingen van de [N II] _{122 µm} en [O ik] _{146 µm} lijnen en het onderliggende continuüm van de z =6.003 quasar SDSS J231038.88+185519.7, ’ schreven de astronomen in de krant.

ALMA-waarneming detecteerde duidelijk de stikstof- en zuurstofspectraallijnen van SDSS J2310+1855. Gezien het feit dat andere ver-infrarood fijnstructuur (FS) lijnen werden waargenomen in deze bron, zoals [C II] _{158 µm} en [O III] _{88 µm} , SDSS J2310+1855 heeft de meest complete set FS-lijnen die beschikbaar is onder de bekende quasars met een hoge roodverschuiving.

De studie richtte zich op het onderzoek van de fysieke omstandigheden van atomair en geïoniseerd gas. Het evalueerde ook de impact van AGN op de ISM van het gaststelsel van de quasar. Voor dit doeleinde, de astronomen vergeleken de lijnemissie met andere metingen van lokale ultralumineuze infraroodstelsels (ULIRG's), AGN's en andere systemen met een hoge roodverschuiving.

Ze ontdekten dat de [O I] _{146 µm} lijn heeft een lijn-tot-ver-infrarood fluxverhouding die meer dan twee keer hoger is dan die in lokale sterrenstelsels. Dit, volgens de onderzoekers suggereert een warme, dichte neutrale gascomponent, eventueel verwarmd door de AGN.

"De lichtgevende [O I] _{146 µm} detectie van J2310+1855 suggereert warm en dicht gas in het nucleaire gebied, die mogelijk wordt verwarmd door de fotonen die worden bijgedragen door de AGN naast de UV-fotonen van jonge massieve sterren, ’ legden de astronomen uit.

Bovendien, de studie wees uit dat de dichtheid van het geïoniseerde gas meer dan 45 cm . is ⁻³ en schatte dat slechts ongeveer 17 procent van de [C II] _{158 µm} emissie vindt zijn oorsprong in het geïoniseerde gas. Volgens de auteurs van het artikel, deze resultaten, samen met verhoudingen van andere lijnen tot ver-infraroodflux, verder bewijs leveren dat de warme, dicht gas is waarschijnlijk het gevolg van AGN-verhitting naar de ISM van de host van J2310+1855.

© 2020 Wetenschap X Netwerk