Wetenschap
Grootste kaart ooit van actieve superzware zwarte gaten in het universum
Astronomen hebben het grootste volume van het heelal ooit in kaart gebracht met een nieuwe kaart van actieve superzware zwarte gaten die in de centra van sterrenstelsels leven. De gasverslindende zwarte gaten, die quasars worden genoemd, behoren ironisch genoeg tot de helderste objecten in het universum.
De nieuwe kaart registreert de locatie van ongeveer 1,3 miljoen quasars in ruimte en tijd, waarvan de verste helder scheen toen het universum nog maar 1,5 miljard jaar oud was. (Ter vergelijking:het heelal is nu 13,7 miljard jaar oud.)
‘Deze quasarcatalogus verschilt van alle voorgaande catalogi in die zin dat ze ons een driedimensionale kaart geeft van het grootste volume van het heelal ooit’, zegt David Hogg, mede-maker van de kaart, senior wetenschappelijk onderzoeker bij het Centre for Computational van het Flatiron Institute. Astrofysica in New York City en hoogleraar natuurkunde en datawetenschap aan de New York University. "Het is niet de catalogus met de meeste quasars, en het is ook niet de catalogus met de beste kwaliteit metingen van quasars, maar het is wel de catalogus met het grootste totale volume van het heelal in kaart gebracht."
Hogg en zijn collega's presenteren de kaart in een artikel gepubliceerd in The Astrophysical Journal . De hoofdauteur van het artikel, Kate Storey-Fisher, is een postdoctoraal onderzoeker aan het Donostia International Physics Center in Spanje.
De wetenschappers hebben de nieuwe kaart gebouwd met behulp van gegevens van de Gaia-ruimtetelescoop van het European Space Agency. Hoewel het belangrijkste doel van Gaia is om de sterren in onze Melkweg in kaart te brengen, ziet Gaia ook onbedoeld objecten buiten de Melkweg, zoals quasars en andere sterrenstelsels, terwijl hij de hemel afspeurt.
‘We hebben metingen kunnen doen van de manier waarop materie zich in het vroege heelal clustert, die net zo nauwkeurig zijn als die van grote internationale onderzoeksprojecten – wat behoorlijk opmerkelijk is gezien het feit dat we onze gegevens als ‘bonus’ van de Melkweg hebben gekregen. gericht Gaia-project", zegt Storey-Fisher.
Quasars worden aangedreven door superzware zwarte gaten in de centra van sterrenstelsels en kunnen honderden keren zo helder zijn als een heel sterrenstelsel. Terwijl de zwaartekracht van het zwarte gat nabijgelegen gas doet opwervelen, genereert het proces een extreem heldere schijf en soms lichtstralen die telescopen kunnen waarnemen.
De sterrenstelsels waarin quasars leven, zijn omgeven door enorme halo's van onzichtbaar materiaal dat donkere materie wordt genoemd. Door quasars te bestuderen kunnen astronomen meer te weten komen over donkere materie, zoals de mate waarin deze samenklontert.
Astronomen kunnen ook de locaties van verre quasars en hun gaststelsels gebruiken om beter te begrijpen hoe de kosmos zich in de loop van de tijd heeft uitgebreid. Wetenschappers hebben de nieuwe quasarkaart bijvoorbeeld al vergeleken met het oudste licht in onze kosmos, de kosmische microgolfachtergrond. Terwijl dit licht naar ons toe reist, wordt het afgebogen door het tussenliggende web van donkere materie – hetzelfde web dat door de quasars in kaart is gebracht. Door de twee te vergelijken kunnen wetenschappers meten hoe sterk materie samenklontert.
"Het was heel opwindend om te zien dat deze catalogus zoveel nieuwe wetenschap aanwakkerde", zegt Storey-Fisher. "Onderzoekers over de hele wereld gebruiken de quasarkaart om alles te meten, van de aanvankelijke dichtheidsfluctuaties die het kosmische web vormden, tot de verdeling van kosmische leegtes en de beweging van ons zonnestelsel door het universum."
Het team gebruikte gegevens uit Gaia's derde gegevenspublicatie, die 6,6 miljoen quasarkandidaten bevatte, en gegevens van NASA's Wide-Field Infrared Survey Explorer en de Sloan Digital Sky Survey. Door de datasets te combineren, verwijderde het team verontreinigende stoffen zoals sterren en sterrenstelsels uit de oorspronkelijke dataset van Gaia en kon het de afstanden tot de quasars nauwkeuriger bepalen.
Het team heeft ook een kaart gemaakt die laat zien waar stof, sterren en andere hinder naar verwachting ons zicht op bepaalde quasars zullen blokkeren, wat van cruciaal belang is voor het interpreteren van de quasarkaart.
‘Deze quasarcatalogus is een goed voorbeeld van hoe productief astronomische projecten zijn’, zegt Hogg. "Gaia is ontworpen om sterren in ons eigen sterrenstelsel te meten, maar heeft tegelijkertijd ook miljoenen quasars gevonden, die ons een kaart van het hele universum opleveren."