Science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Helderste en snelstgroeiende:astronomen identificeren recordbrekende quasar

Deze artist's impression toont de recordbrekende quasar J059-4351, de heldere kern van een ver sterrenstelsel dat wordt aangedreven door een superzwaar zwart gat. Met behulp van ESO’s Very Large Telescope (VLT) in Chili is gebleken dat deze quasar het meest lichtgevende object is dat tot nu toe in het heelal bekend is. Het superzware zwarte gat, dat je hier ziet, trekt omringende materie aan, heeft een massa die 17 miljard keer groter is dan die van de zon en groeit in massa met het equivalent van nog een zon per dag, waardoor het het snelst groeiende zwarte gat ooit is. Krediet:ESO/M. Kornmesser

Met behulp van de Very Large Telescope (VLT) van de European Southern Observatory (ESO) hebben astronomen een heldere quasar gekarakteriseerd en vastgesteld dat deze niet alleen de helderste in zijn soort is, maar ook het meest lichtgevende object dat ooit is waargenomen. Quasars zijn de heldere kernen van verre sterrenstelsels, en superzware zwarte gaten drijven ze aan.

Het zwarte gat in deze recordbrekende quasar groeit in massa met het equivalent van één zon per dag, waardoor het het snelst groeiende zwarte gat tot nu toe is.

De zwarte gaten die quasars aandrijven, verzamelen materie uit hun omgeving in een energetisch proces dat enorme hoeveelheden licht uitstraalt. Zozeer zelfs dat quasars enkele van de helderste objecten aan onze hemel zijn, wat betekent dat zelfs verre objecten vanaf de aarde zichtbaar zijn. Over het algemeen duiden de meest lichtgevende quasars op de snelst groeiende superzware zwarte gaten.

‘We hebben het snelst groeiende zwarte gat ontdekt dat tot nu toe bekend is. Het heeft een massa van 17 miljard zonnen en eet iets meer dan een zon per dag. Daarmee is het het meest lichtgevende object in het bekende heelal’, zegt Christian Wolf, een astronoom. aan de Australian National University (ANU) en hoofdauteur van het gepubliceerde onderzoek Nature Astronomy . De quasar, genaamd J0529-4351, bevindt zich zo ver van de aarde dat het licht er meer dan 12 miljard jaar over deed om ons te bereiken.

Deze video neemt ons mee op een reis van onze Melkweg ver de hemel in naar de quasar J0529-4351, de heldere kern van een ver sterrenstelsel, in de richting van het sterrenbeeld Pictor . Krediet:ESO/N. Risinger (skysurvey.org)/Gedigitaliseerde Sky Survey 2/Dark Energy Survey/M. Kornmesser. Muziek:Astral Electronic

De materie die in de vorm van een schijf naar dit zwarte gat wordt getrokken, zendt zoveel energie uit dat J0529-4351 ruim 500 biljoen keer helderder is dan de zon. ‘Al dit licht komt van een hete accretieschijf met een diameter van zeven lichtjaar – dit moet de grootste accretieschijf in het universum zijn’, zegt ANU Ph.D. student en co-auteur Samuel Lai. Zeven lichtjaar is ongeveer 15.000 keer de afstand van de zon tot de baan van Neptunus.

Opmerkelijk genoeg was deze recordbrekende quasar verborgen in het volle zicht. "Het is een verrassing dat het tot op de dag van vandaag onbekend is gebleven, terwijl we al ongeveer een miljoen minder indrukwekkende quasars kennen. Het heeft ons tot nu toe in het gezicht gestaard", zegt co-auteur Christopher Onken, astronoom bij ANU. Hij voegde eraan toe dat dit object verscheen op afbeeldingen van de ESO Schmidt Southern Sky Survey uit 1980, maar dat het pas tientallen jaren later als quasar werd herkend.

Het vinden van quasars vereist nauwkeurige observatiegegevens van grote delen van de hemel. De resulterende datasets zijn zo groot dat onderzoekers vaak machinale leermodellen gebruiken om ze te analyseren en quasars te onderscheiden van andere hemellichamen.

Deze modellen zijn echter getraind op bestaande gegevens, waardoor de potentiële kandidaten beperkt blijven tot objecten die vergelijkbaar zijn met de reeds bekende. Als een nieuwe quasar helderder is dan alle andere die eerder zijn waargenomen, kan het programma deze verwerpen en in plaats daarvan classificeren als een ster die niet te ver van de aarde verwijderd is.

Credit:ESO

Een geautomatiseerde analyse van gegevens van de Gaia-satelliet van het European Space Agency ging voorbij aan J0529-4351 omdat deze te helder was om een ​​quasar te zijn, wat erop duidde dat het in plaats daarvan een ster was. De onderzoekers identificeerden het vorig jaar als een verre quasar met behulp van waarnemingen van de 2,3-meter ANU-telescoop van het Siding Spring Observatory in Australië.

Om te ontdekken dat het de meest lichtgevende quasar was die ooit was waargenomen, waren echter een grotere telescoop en metingen met een nauwkeuriger instrument nodig. De X-shooter-spectrograaf op ESO's VLT in de Chileense Atacama-woestijn leverde cruciale gegevens op.

Het snelst groeiende zwarte gat ooit waargenomen zal ook een perfect doelwit zijn voor de GRAVITY+-upgrade van ESO’s VLT Interferometer (VLTI), die is ontworpen om nauwkeurig de massa van zwarte gaten te meten, ook die ver weg van de aarde. Bovendien zal ESO's Extremely Large Telescope (ELT), een 39-meter telescoop die in aanbouw is in de Chileense Atacama-woestijn, het identificeren en karakteriseren van dergelijke ongrijpbare objecten nog haalbaarder maken.

Deze afbeelding toont het deel van de hemel waarin de recordbrekende quasar J0529-4351 zich bevindt. Met behulp van ESO’s Very Large Telescope (VLT) in Chili is gebleken dat deze quasar het meest lichtgevende object is dat tot nu toe in het heelal bekend is. Deze foto is gemaakt op basis van afbeeldingen die deel uitmaken van de Digitized Sky Survey 2, terwijl de inzet de locatie van de quasar toont in een afbeelding van de Dark Energy Survey. Credit:ESO/Digitized Sky Survey 2/Dark Energy Survey

Het vinden en bestuderen van verre superzware zwarte gaten zou licht kunnen werpen op enkele mysteries van het vroege heelal, waaronder hoe zij en hun gaststelsels zich vormden en evolueerden. Maar dat is niet de enige reden waarom Wolf ernaar zoekt. "Persoonlijk hou ik gewoon van de achtervolging", zegt hij. "Een paar minuten per dag voel ik me weer een kind dat op schattenjacht speelt, en nu breng ik alles op tafel wat ik sindsdien heb geleerd."

Meer informatie: Christian Wolf, De toename van een zonnemassa per dag door een zwart gat met een massa van 17 miljard zonsmassa, Natuurastronomie (2024). DOI:10.1038/s41550-024-02195-x. www.nature.com/articles/s41550-024-02195-x

Journaalinformatie: Natuurastronomie

Aangeboden door ESO