Najjaśniejszy kwazar z wczesnego wszechświata świeci jak 600 bilionów słońc

Dopiero po 800 milionach lat po Wielkim Wybuchu pojawiły się pierwsze źródła światła wszechświata. Te pradawne, błyskotliwe, energochłonne przedmioty są niezmiernie stare, a dostrzeżenie jednego z nich jest naprawdę bardzo rzadkie. Ale dzięki oszałamiającemu zbiegowi okoliczności naukowcy prezentujący się na 233. spotkaniu Amerykańskiego Towarzystwa Astronomicznego w tym tygodniu mówią, że dostrzegli jeden - i to jest najjaśniejszy, jaki kiedykolwiek widzieliśmy.

Liczący 12,8 miliarda lat kwazar - galaktyka z supermasywną czarną dziurą w swoim centrum, która wyrzuca cząstki o wysokiej energii - niedawno ukazał się astronomom jako galaktyka oddalona o 6 miliardów lat świetlnych od niej niespodziewanie. Ten zbieg okoliczności pozwolił światłu kwazarowemu przejść przez zniekształcenia grawitacyjne bliższej galaktyki i do teleskopów astronomów na Ziemi.

Kosmiczny Teleskop Hubble'a wykonał kilka zdjęć kwazara, który otrzymał bezceremonialny pseudonim J043947.08 + 163415.7, mimo że był 700 milionów razy większy od Słońca i 600 bilionów razy jaśniejszy. Zjawisko zginania i powiększania spowodowane przez galaktykę - zwane soczewkowaniem grawitacyjnym - pozwoliło astronomom obserwować kwazar, określając, że jest to najjaśniejszy z nich, jaki ludzie kiedykolwiek widzieli z bardzo wczesnego wszechświata.

Międzynarodowy zespół odpowiedzialny za odkrycie, prowadzony przez profesora Astronomii Xiaohui Fan University of Arizona, zaprezentował swoje odkrycia w AAS w Seattle w Waszyngtonie w środę. Fan mówi, że on i jego współpracownicy od początku wiedzieli, że mają coś wielkiego, ale początkowo nie zdawali sobie sprawy, jak wyjątkowe było to odkrycie.

„Gdy tylko byliśmy w stanie zmierzyć odległość, od razu wiedzieliśmy, że jest to specjalny obiekt pod względem jego jasności”, mówi Odwrotność, „Ale zajęło nam trochę więcej czasu, aby dowiedzieć się, że był soczewkowany.”

Gdyby nie efekt soczewkowania, oba potęgowały światło kwazara o współczynnik 50 i przekierował go na Ziemię, astronomowie całkowicie przegapiliby kwazar. Nawet w przypadku teleskopu o wysokiej rozdzielczości, takiego jak Kosmiczny Teleskop Hubble'a, światło kwazara wydawałoby się niezwykle słabe po przejechaniu 12,8 miliarda lat świetlnych. Nawet gdy efekt soczewkowania sprawiał, że kwazar wydawał się jaśniejszy, taka obserwacja wymaga na to dużego spojrzenia, aby potwierdzić, co się dzieje. I tak się stało!

Oprócz Hubble'a, międzynarodowa sieć teleskopów współpracowała w celu potwierdzenia tego odkrycia, w tym Obserwatorium Gemini, Teleskop Jamesa Clerk Maxwella, Wielka Brytania Teleskop Podczerwieni (UKIRT), W.M. Obserwatorium Kecka oraz panoramiczny teleskop i system szybkiego reagowania (Pan-STARRS1).

„Nie spodziewaliśmy się, że zobaczymy obiekt tak jasny tak wcześnie we wszechświecie. A głównym powodem jest efekt soczewkowania, który zwiększył jasność kwazara ”- mówi Fan. „To pierwszy taki soczysty obiekt odkryty we wczesnym wszechświecie, chociaż teoria przewiduje, że powinien istnieć przez około 20 lat”.

„Zatem odkrycie tego obiektu jest w rzeczywistości bardzo miłym potwierdzeniem naszej teorii”, dodaje.

Zespół określił wiek i odległość kwazara, wyjaśnia Fan, mierząc przesunięcie ku czerwieni długości fali emisji z gorącego gazu w kwazarze. Po zidentyfikowaniu sygnatury gazów emitowanych przez kwazar - w tym wodoru i zjonizowanego węgla i magnezu - zespół był w stanie zmierzyć, jak bardzo ich oczekiwane emisje zostały przesunięte podczas podróży przez przestrzeń kosmiczną. Ta analiza opowiedziała historię supermasywnej czarnej dziury 700 milionów razy większej od Słońca - i tak jasnej jak 600 bilionów słońc.

Badania są obecnie wyświetlane jako papier przedrukowywany arXiv, ale zostanie opublikowany w najbliższym wydaniu Listy czasopism astrofizycznych.

Kolejne kroki zespołu pozwolą nam stworzyć pełniejszy obraz kwazara i jego otoczenia.

Wykonujemy wiele dalszych obserwacji, w tym lepsze widmo, które może mieć wysoką czułość, aby sondować gaz międzygalaktyczny, oraz obraz, który jest jeszcze ostrzejszy niż Hubble (przy użyciu Atacama Large Millimeter Array), który będzie badał środowisko supermasywnej czerni dziura, która napędza ten kwazar - mówi Fan.