eso2016fi — Tutkimustiedote

ESO:n teleskooppi on havainnut mustan aukon verkkoon jääneitä galakseja

1. lokakuuta 2020

Tähtitieteilijät ovat löytäneet ESO:n Very Large Telescope eli VLT-kaukoputken avulla kuusi supermassiivisen mustan aukon ympärillä olevaa galaksia Universumin ollessa alle miljardin vuoden ikäinen. Tämä on ensimmäinen kerta, kun tämän tyyppinen galaksiryhmä nähdään näin pian alkuräjähdyksen jälkeen. Tämän uuden löydön avulla voimme paremmin ymmärtää, miten supermassiiviset mustat aukot muodostuivat ja kasvoivat niin nopeasti valtaviin kokoihinsa. Vastaava supermassiivinen musta-aukko on oman Linnunratamme keskipisteessä. Havainto tukee teoriaa, jonka mukaan mustat aukot kykenivät kasvamaan nopeasti suurissa, verkkomaisissa rakenteissa, joissa on runsaasti kaasua niiden rakennusaineeksi.

"Tutkimuksen taustalla oli erityisesti halu ymmärtää tähtitieteen haastavimpia tutkimuskohteita supermassiivisia mustia aukkoja, jotka sijaitsevat varhaisessa Universumissa. Nämä ovat äärimmäisten olosuhteiden kohteita, joiden olemassaololle meillä ei ole tähän mennessä ollut hyvää selitystä”, Marco Mignoli, joka on Italian Bolognassa sijaitsevan National Institute for Astrophysics (INAF) -instituutin tähtitieteilijä ja tänään julkaistun uuden tutkimuksen päätekijä Astronomy & Astrophysics Letters-lehdessä, sanoi.

Uudet havainnot ESO:n VLT:llä paljastivat useita supermassiivista mustaa aukkoa ympäröiviä galakseja, jotka ovat kosmisessa yli 300 kertaa Linnunradan kokoisesssa kaasusta koostuvassa ”hämähäkinseitissä”. ”Kosmisen verkon filamentit ovat kuin hämähäkinseittejä”, Mignoli selitti. ”Galaksit sijaitsevat ja kasvavat siellä, missä filamentit risteytyvät ja kaasuvirrat voivat virrata filamentteja pitkin. Filamenttien kaasu on sekä galaksien, että keskellä olevan supermassiivisen mustan aukon polttoaineena”.

Miljardin Auringon massaisesta mustasta aukosta ja sen verkkomaisesta ympäristöstä tuleva valo on kulkenut luoksemme ajalta, jolloin maailmankaikkeus oli vain 0,9 miljardia vuotta vanha. ”Tekemämme työ on selvittänyt epätäydellisestä palapelistä tärkeän osan, joka liittyy tällaisten äärimmäisten, mutta silti suhteellisen yleisten kohteiden muodostuminen ja kasvuun niin nopeasti alkuräjähdyksen jälkeen”, sanoi Roberto Gilli, joka on myös tähtitieteilijä INAFissa Bolognassa ja yksi mukana olleista kirjoittajista.

Ensimmäisten mustien aukojen, joiden arvellaan muodostuneen ensimmäisten tähtien romahduksesta, on täytynyt kasvaa alussa hyvin nopeasti saavuttaakseen miljardin Auringon suuruiset massat maailmankaikkeuden ensimmäisten 0,9 miljardin vuoden aikana. Mutta tähtitieteilijät ovat laajalti pohtineet kuinka näin suuria määriä ”mustan aukon polttoainetta” olisi voinut olla käytettävissä, jotta nämä olisivat voineet kasvaa niin valtavan kokoisiksi niin lyhyessä ajassa. Uusi löydetty rakenne tarjoaa tähän todennäköisen selityksen: verkkomainen rakenne ja sen sisällä olevat galaksit sisältävät riittävästi kaasua tuottaakseen polttoainetta, jotta keskellä olevasta mustasta aukosta tulee nopeasti supermassiivinen jättiläinen.

Mutta miten näin suuret verkkomaiset rakenteet ylipäätään muodostuvat? Tähtitieteilijöiden mukaan avainasemassa ovat salaperäiset pimeän aineen jättimäiset halot. Nämä näkymättömän aineen laajat alueet vetävät puoleensa valtavat määrät kaasua varhaisessa maailmankaikkeudessa. Kaasu ja näkymätön pimeä aine muodostavat verkkomaisia rakenteita, joissa galaksit ja mustat aukot voivat kehittyä.

”Löytömme tukee ajatusta, että kaukaisimmat ja massiivisimmat mustat aukot muodostuvat ja kasvavat massiivisissa pimeän aineen haloissa, jotka sijaitsevat suuren mittakaavan rakenteissa. Havaintojen puuttuminen vastaavien kohteiden osalta johtui todennäköisesti havaintojen rajoittuneisuudesta”, Colin Norman Johns Hopkinsin yliopistosta Baltimoresta Yhdysvalloista ja yksi tutkimuksen kirjoittajista sanoi.

Nyt havaitut galaksit ovat kaikkein himmeimpiä galakseja, joita nykyiset teleskoopit pystyvät havaitsemaan. Tämä löytö vaati useiden tuntien havaintoja suurimmilla käytettävissä olevilla optisilla teleskoopeilla, kuten ESO:n VLT:llä. Paranalin observatoriossa Chilen Atacaman autiomaassa sijaitsevien ESO:n VLT:n MUSE- ja FORS2-instrumenttien avulla tutkimusryhmä vahvisti, että ainakin neljä kuudesta galaksista on liittyneinä mustaan aukkoon. ”Uskomme nähneemme vain jäävuoren huipun ja uskomme, että tähän mennessä tämän supermassiivisen mustan aukon ympäriltä löydetyt galaksit ovat vain kaikkein kirkkaimpia”, Barbara Balmaverde, joka on INAFin tähtitieteilijä Torinossa Italiassa ja yksi artikkelin tekijöistä sanoi.

Nämä tulokset lisäävät ymmärrystämme siitä, miten supermassiiviset mustat aukot ja suuret kosmiset rakenteet muodostuivat ja kehittyivät. Chilessä parhaillaan rakenteilla oleva ESO:n Erittäin suuri teleskooppi (ELT) tulee jatkamaan sen tehokkaiden instrumenttiensa kanssa tässä tehtyä tutkimusta. Se pystyy havaitsemaan useita varhaisen Universumin himmeitä galakseja, jotka ovat massiivisten mustien aukkojen ympärillä.

Lisätietoa

Tässä esitelty tutkimus on julkaistu artikkelissa: “Web of the giant: Spectroscopic confirmation of a large-scale structure around the z = 6.31 quasar SDSS J1030+0524”, joka ilmestyy Astronomy & Astrophysics (doi: 10.1051/0004-6361/202039045) julkaisusarjassa.

Tutkimusryhmässä mukana olivat: M. Mignoli (INAF, Bologna, Italia), R. Gilli (INAF, Bologna, Italia), R. Decarli (INAF, Bologna, Italia), E. Vanzella (INAF, Bologna, Italia), B. Balmaverde (INAF, Pino Torinese, Italia), N. Cappelluti (Department of Physics, University of Miami, Florida, USA), L. Cassarà (INAF, Milano, Italia), A. Comastri (INAF, Bologna, Italia), F. Cusano (INAF, Bologna, Italia), K. Iwasawa (ICCUB, Universitat de Barcelona & ICREA, Barcelona, Espanja), S. Marchesi (INAF, Bologna, Italia), I. Prandoni (INAF, Istituto di Radioastronomia, Bologna, Italia), C. Vignali (Dipartimento di Fisica e Astronomia, Università degli Studi di Bologna, Italia & INAF, Bologna, Italia), F. Vito (Scuola Normale Superiore, Pisa, Italia), G. Zamorani (INAF, Bologna, Italia), M. Chiaberge (Space Telescope Science Institute, Maryland, USA), C. Norman (Space Telescope Science Institute & Johns Hopkins University, Maryland, USA).

ESO on Euroopan johtava hallitustenvälinen tähtitieteen organisaatio ja ylivoimaisesti maailman tieteellisesti tuotteliain tähtitieteellinen observatorio. ESO:lla on 16 jäsenmaata: Alankomaat, Belgia, Espanja, Iso-Britannia, Italia, Itävalta, Irlanti, Portugali, Puola, Ranska, Ruotsi, Saksa, Suomi, Sveitsi, Tanska ja Tšekin tasavalta, joiden lisäksi Chile toimii laitteistojen sijoitusmaana ja Australia strategisena kumppanina. ESO toteuttaa kunnianhimoista ohjelmaa, joka keskittyy tehokkaiden maanpäällisten havaintovälineiden suunnitteluun, rakentamiseen ja käyttöön. Välineiden avulla tähtitieteilijät voivat tehdä merkittäviä tieteellisiä löytöjä. ESO:lla on myös johtava asema tähtitieteen tutkimuksen kansainvälisen yhteistyön edistämisessä ja organisoinnissa. ESO:lla on Chilessä kolme ainutlaatuista huippuluokan observatoriota: La Silla, Paranal ja Chajnantor. ESO:lla on Paranalilla VLT-teleskooppi (Very Large Telescope) ja siihen liittyvä, maailmanlaajuisesti johtava VLTI-interferometri, sekä kaksi kartoitusteleskooppia. VISTA toimii infrapuna-alueella ja VST-teleskooppi näkyvän valon aallonpituuksilla. Paranalilla ESO tulee myös hallinnoimaan ja operoimaan eteläistä Tšerenkov-teleskooppien verkostoa (Cherenkov Telescope Array South), mikä on maailman suurin ja herkin gammasäteilyä havainnoiva observatorio. ESO on myös merkittävä kumppani kahdessa Chajnantorin laitteistossa, APEX-teleskoopissa ja ALMA-teleskoopissa, joka on maailman suurin tähtitieteellinen projekti. Lähellä Paranalia sijaitsevalla Cerro Armazonesilla ESO rakentaa 39-metrin kokoista ELT-teleskooppia (Extremely Large Telescope), josta tulee “maailman suurin tähtitaivasta havainnoiva silmä”.

Linkit

Yhteystiedot

Pasi Nurmi
Koordinaattori, FT, Turun yliopisto, Tiedekeskus
Turku, Suomi
Matkapuhelin: +358294504358
Sähköposti: pasnurmi@utu.fi

Marco Mignoli
INAF Bologna
Bologna, Italy
Puh.: +39 051 6357 382
Sähköposti: marco.mignoli@inaf.it

Roberto Gilli
INAF Bologna
Bologna, Italy
Puh.: +39 051 6357 383
Sähköposti: roberto.gilli@inaf.it

Barbara Balmaverde
INAF Torino
Pino Torinese, Italy
Sähköposti: barbara.balmaverde@inaf.it

Colin Norman
Johns Hopkins University
Baltimore, USA
Sähköposti: norman@stsci.edu

Bárbara Ferreira
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Puh.: +49 89 3200 6670
Matkapuhelin: +49 151 241 664 00
Sähköposti: pio@eso.org

Connect with ESO on social media

Tämä on ESO:n lehdistötiedotteen käännös eso2016.

Tiedotteesta

Tiedote nr.:eso2016fi
Nimi:SDSS J103027.09+052455.0
Tyyppi:Early Universe : Galaxy : Activity : AGN : Quasar
Early Universe : Galaxy : Component : Central Black Hole
Early Universe : Galaxy : Grouping : Multiple
Facility:Very Large Telescope
Instruments:FORS2, MUSE
Science data:2020A&A...642L...1M

Kuvat

Artist’s impression of the web of the supermassive black hole
Artist’s impression of the web of the supermassive black hole
Englanniksi
Location of the supermassive black hole’s web in the constellation of Sextans
Location of the supermassive black hole’s web in the constellation of Sextans
Englanniksi
Wide-field view of the sky around the supermassive black hole’s web
Wide-field view of the sky around the supermassive black hole’s web
Englanniksi

Videot

Animation of the web of the supermassive black hole
Animation of the web of the supermassive black hole
Englanniksi
Zooming in on the web of the supermassive black hole
Zooming in on the web of the supermassive black hole
Englanniksi

Katso myös