Künstlerische Darstellung von J0313-1806. (NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva) Eine Milliarden Lichtjahre entfernte Galaxie ist die am weitesten entfernte ihrer Art, die wir bisher gefunden haben, und stellt eine weitere Herausforderung für unsere Modelle dar schwarzes Loch und Galaxienentstehung und bietet einen seltenen Einblick in das frühe Universum.
Er trägt den Namen J0313-1806 und ist ein Quasar, der mehr als 13 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt ist. Er ist vollständig entstanden und verfügt über ein verblüffend großes, supermassereiches Schwarzes Loch in seinem Zentrum. Er produziert mit rasanter Geschwindigkeit neugeborene Sterne – nur 670 Millionen Jahre nach dem Quasar Urknall .
Ein Forscherteam unter der Leitung der University of Arizona fand sogar Hinweise auf einen heißen Quasarwind, der mit 20 Prozent der Lichtgeschwindigkeit vom supermassereichen Schwarzen Loch im Zentrum von J0313-1806 weht.
„Dies ist der früheste Beweis dafür, wie ein supermassereiches Schwarzes Loch seine Heimatgalaxie um sich herum beeinflusst.“ sagte der Astronom Feige Wang des Steward Observatory der UArizona. „Aus Beobachtungen weniger entfernter Galaxien wissen wir, dass dies passieren muss, aber wir haben es noch nie so früh im Universum gesehen.“
Quasare – eine Abkürzung von „ quasi-stellare Radioquellen ' – sind das unglaublich helle Ergebnis eines aktiven galaktischen Kerns, bei dem ein supermassereiches Schwarzes Loch Material mit einer solchen Geschwindigkeit ansammelt, dass die erzeugte Hitze über das Universum brennt. Der Kern von J0313-1806 akkretiert Material mit einer Rate von 25 Sonnenmassen pro Jahr; Aber es ist so weit entfernt, dass nur die vereinte Kraft einiger unserer leistungsstärksten Teleskope es zu Beginn der Zeit als Infrarotpunkt erkennen konnte.
Anschließend wurde das Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) in Chile genutzt, um es genauer zu untersuchen. Zusammengenommen enthüllen diese Beobachtungen den bisher am weitesten entfernten Quasar, der den bisherigen Rekordhalter übertrifft. J1342+0928 , um 20 Millionen Jahre.
J1342+0928, 690 Millionen Jahre nach dem Urknall identifiziert, war eine Herausforderung genug, da ein supermassereiches Schwarzes Loch eine gewaltige Masse von 800 Millionen Sonnenmassen aufwies. Aber J0313-1806 hat es mit aller Kraft zu bieten – sein supermassereiches Schwarzes Loch ist mit 1,6 Milliarden Sonnenmassen doppelt so massereich.
Das ist so kurz nach dem Urknall außerordentlich massiv – und für einige unserer aktuellen Modelle zu massiv. Eines der Modelle schlägt vor, dass es supermassiv ist Schwarze Löcher Fangen Sie klein an und wachsen Sie, indem Sie Materie ansammeln. Ein anderer schlägt vor, dass sie durch den direkten Kollaps dichter Sternhaufen entstehen.
Diese Modelle können für andere Quasare im fernen Universum funktionieren, wie etwa J1342+0928, aber nicht für J0313-1806. Selbst wenn sich das supermassereiche Schwarze Loch J0313-1806 etwa 100 Millionen Jahre nach dem Urknall gebildet hätte und so schnell wachsen würde, wie es die Modellierung zulässt, müsste es von Anfang an bei 10.000 Sonnenmassen begonnen haben, berechnete das Team.
Es gibt jedoch noch eine dritte Möglichkeit.
„Das sagt Ihnen, dass der Keim dieses Schwarzen Lochs, egal was Sie tun, durch einen anderen Mechanismus entstanden sein muss.“ sagte der Astronom Xiaohui Fan der UArizona-Abteilung für Astronomie. „In diesem Fall handelt es sich um einen Fall, bei dem große Mengen urzeitlichen, kalten Wasserstoffgases direkt in ein schwarzes Loch kollabieren.“
Es gibt noch andere Gründe, warum J0313-1806 ein faszinierendes Objekt ist. Da ist ihre Sternentstehungsrate, die etwa 200 Sonnenmassen pro Jahr beträgt, was sie als das klassifiziert, was wir eine Starburst-Galaxie nennen. Dies ist eine intensive Phase im Leben einer Galaxie; Bei solch hohen Sternentstehungsraten ist es so es ist nur eine Frage der Zeit bevor das gesamte sternbildende Material aufgebraucht ist.
Und dieser Quasarwind – extrem heißes Plasma, das aus der Akkretionsscheibe aus Material ausströmt, die um das supermassereiche Schwarze Loch wirbelt – hilft der Sache nicht weiter. Diese Winde entziehen der Galaxie das kalte Sternentstehungsgas, von dem man annimmt, dass es schließlich die Sternentstehung auslöscht.
„Wir glauben, dass diese supermassiven Schwarzen Löcher der Grund dafür waren, dass viele der großen Galaxien irgendwann aufhörten, Sterne zu bilden.“ Sagte Fan .
„Wir beobachten dieses ‚Auslöschen‘ bei niedrigeren Rotverschiebungen, aber bis jetzt wussten wir nicht, wie früh dieser Prozess in der Geschichte des Universums begann.“ „Dieser Quasar ist der früheste Beweis dafür, dass die Auslöschung bereits zu sehr frühen Zeiten stattgefunden hat.“
Irgendwann wird es in der Nähe auch nichts mehr geben, was das supermassereiche Schwarze Loch verschlingen könnte, und sein strahlendes Leuchten wird schwächer, zumindest aus unserer Sicht. Da das Licht, das uns von J0313-1806 erreicht, 13,03 Milliarden Jahre alt ist, sieht die Galaxie jetzt wahrscheinlich ganz anders aus als das, was wir sehen.
Dennoch ist der Quasar und andere mögen es stellen einen wachsenden Katalog dar, der Astronomen dabei hilft, die Geheimnisse darüber zu lüften, wie unser Universum zum Leben erwachte. Und je sensibler unsere Instrumente werden, desto besser wird auch unser Verständnis für den Anfang von allem.
„Zukünftige Beobachtungen“ sagte Wang „könnte es ermöglichen, den Quasar detaillierter aufzuklären, die Struktur seines Ausflusses zu zeigen und zu zeigen, wie weit der Wind in seine Galaxie hineinreicht, und das würde uns eine viel bessere Vorstellung von seinem Entwicklungsstadium geben.“
Die Forschung wurde auf der vorgestellt 237. Treffen der American Astronomical Society . Es wurde auch von angenommen Die astrophysikalischen Tagebuchbriefe , und ist verfügbar unter arXiv .