eso1921nb — Pressemelding

ESO-observasjoner avslører frokosten til sorte hull ved den kosmiske daggry

19. desember 2019

Astronomer som bruker ESOs Very Large Telescope, har observert reservoarer av kald gass rundt noen av de tidligste galaksene i universet. Disse haloene av gass er den perfekte maten for supermassive sorte hull i sentrum av disse galaksene, som vi ser slik som de var for over 12,5 milliarder år siden. Disse matlagrene kan forklare hvordan disse kosmiske monstrene kunne vokse så raskt i løpet av en periode i universets historie kjent som den kosmiske daggry.

«Vi er nå i stand til å demonstrere for første gang at de første galaksene hadde nok mat i miljøene sine til å opprettholde både veksten av supermassive sorte hull og kraftig stjernedannelse», sier Emanuele Paolo Farina ved Max Planck Institute for Astronomy i Heidelberg i Tyskland, som ledet forskningen publisert i The Astrophysical Journal i dag. «Dette er en grunnleggende brikke i puslespillet som astronomer legger for å forestille seg hvordan kosmiske strukturer ble dannet for mer enn 12 milliarder år siden.» 

Astronomer har lurt på hvordan supermassive sorte hull var i stand til å vokse seg så store så tidlig i universets historie. «Tilstedeværelsen av disse tidlige monstrene, med masser flere milliarder ganger solas massen, er et stort mysterium», sier Farina, som også er tilknyttet Max Planck Institute for Astrophysics i Garching bei München. Det betyr at de første sorte hullene, som kan ha blitt dannet da de første stjernene kollapset, må ha vokst veldig raskt. Men inntil videre hadde ikke astronomer sett «sort hull-mat» – det vil si gass og støv – i store nok mengder til å forklare denne raske veksten.

For å komplisere saken ytterligere, avslørte tidligere observasjoner med ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), mye støv og gass i disse tidlige galaksene som drev frem hurtig stjernedannelse. Disse ALMA-observasjonene antydet derimot at det kunne være lite til overs for å mate et sort hull.

For å løse dette mysteriet brukte Farina og kollegene MUSE-instrumentet på ESOs Very Large Telescope (VLT) i den chilenske Atacamaørkenen for å studere kvasarer – ekstremt lyse objekter drevet av supermassive sorte hull som ligger i sentrum av massive galakser. Studien undersøkte 31 kvasarer som vi ser slik de var for mer enn 12,5 milliarder år siden, på et tidspunkt da universet fremdeles var et spedbarn, bare rundt 870 millioner år gammelt. Dette er et av de største antallene kvasarer fra tidlig i universets historie som er blitt kartlagt.

Astronomene fant at 12 kvasarer var omgitt av enorme gassreservoarer: haloer av kald, tett hydrogengass som strekker seg 100 000 lysår fra de sentrale sorte hullene og med milliarder av ganger solens masse. Teamet, fra Tyskland, USA, Italia og Chile, fant også ut at disse gasshaloene var tett bundet til galaksene, noe som ga den perfekte matkilden for å opprettholde både veksten av supermassive sorte hull og kraftig stjernedannelse.

Forskningen var mulig takket være den overlegne følsomheten til MUSE-instrumentet (Multi Unit Spectroscopic Explorer) på ESOs VLT, som Farina sier har vært en «game changer» i studien av kvasarer. «Ved å bruke bare noen timer på hvert observasjonsmål, kunne vi fordype oss i omgivelsene til de mest massive og glupske sorte hullene som er til stede i det unge universet», legger han til. Mens kvasarer er lyse, er det vanskeligere å observere gassreservoarene rundt dem. Men MUSE kunne oppdage den svake gløden fra hydrogengassen i haloene, slik at astronomene til slutt kunne avsløre matlagrene som driver supermassive sorte hull i det tidlige universet.

I fremtiden vil ESOs Extremely Large Telescope (ELT) hjelpe forskere med å avsløre enda flere detaljer om galakser og supermassive sorte hull de første par milliarder årene etter det store smellet. «Med kraften til ELT vil vi være i stand til å fordype oss enda dypere i det tidlige universet for å finne mange flere slike gasståker», avslutter Farina.

Mer informasjon

Denne studien ble presentert i tidsskriftet The Astrophysical Journal.

Teamet bestod av Emanuele Paolo Farina (Max Planck Institute for Astronomy [MPIA], Heidelberg, Tyskland og Max Planck Institute for Astrophysics [MPA], Garching bei München, Tyskland), Fabrizio Arrigoni-Battaia (MPA), Tiago Costa (MPA), Fabian Walter (MPIA), Joseph F. Hennawi (MPIA and Department of Physics, University of California, Santa Barbara, USA [UCSB Physics]), Anna-Christina Eilers (MPIA), Alyssa B. Drake (MPIA), Roberto Decarli (Astrophysics and Space Science Observatory of Bologna, Italian National Institute for Astrophysics [INAF], Bologna, Italia), Thales A. Gutcke (MPA), Chiara Mazzucchelli (European Southern Observatory, Vitacura, Chile), Marcel Neeleman (MPIA), Iskren Georgiev (MPIA), Eduardo Bañados (MPIA), Frederick B. Davies (UCSB Physics), Xiaohui Fan (Steward Observatory, University of Arizona, Tucson, USA [Steward]), Masafusa Onoue (MPIA), Jan-Torge Schindler (MPIA), Bram P. Venemans (MPIA), Feige Wang (UCSB Physics), Jinyi Yang (Steward), Sebastian Rabien (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, Garching bei München, Tyskland), og Lorenzo Busoni (INAF-Arcetri Astrophysical Observatory, Florence, Italia). 

ESO, European Southern Observatory, er den fremste mellomstatlige astronomiorganisasjonen i Europa og verdens desidert mest produktive astronomiske observatorium. Organisasjonen er finansiert av 16 land: Belgia, Danmark, Finland, Frankrike, Irland, Italia, Nederland, Polen, Portugal, Spania, Storbritannia, Sveits, Sverige, Tsjekkia, Tyskland og Østerrike, samt vertsnasjonen Chile og med Australia som en strategisk partner. ESOs ambisiøse virksomhet fokuserer på design, bygging og drifting av effektive bakkebaserte observasjonsanlegg for å muliggjøre banebrytende vitenskapelige oppdagelser. ESO spiller også en ledende rolle i å fremme og organisere samarbeid innenfor astronomisk forskning. ESO driver tre unike, verdensledende observatorier i Chile: La Silla, Paranal og Chajnantor. Ved Paranal har ESO oppført Very Large Telescope og det verdensledende Very Large Telescope Interferometer, samt de to kartleggingsteleskopene VISTA som observerer i infrarødt og VLT Survey Telescope som observerer i synlig lys. ESO er også en viktig partner i to fasiliteter ved Chajnantor, APEX og ALMA, som er nåtidens største astronomiprosjekt. På Cerro Armazones, ikke langt fra Paranal, er ESO i ferd med å bygge Extremely Large Telescope (ELT). Med en speildiameter på 39 meter vil dette bli det største «øye» i verden som ser opp på himmelen.

Linker

Kontakter

Maria Hammerstrøm (oversetter & norsk pressekontakt)
Universitetet i Oslo
Oslo, Norge
E-post: eson-norway@eso.org

Emanuele Paolo Farina
Max Planck Institute for Astronomy and Max Planck Institute for Astrophysics
Heidelberg and Garching bei München, Germany
Tlf.: +49 89 3000 02297
E-post: emanuele.paolo.farina@gmail.com

Bárbara Ferreira
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tlf.: +49 89 3200 6670
Mob.: +49 151 241 664 00
E-post: pio@eso.org

ESO i sosiale medier

Dette er en oversettelse av ESOs pressemelding eso1921 i regi av ESON, et nettverk av personer i ESOs medlemsland (samt noen utenfor ESO, som Norge) som fungerer som lokale mediekontakter i forbindelse med pressemeldinger og andre nyheter fra ESO.

Om pressemeldingen

Pressemld. nr.:eso1921nb
Navn:Quasar
Type:Early Universe : Galaxy : Activity : AGN : Quasar
Facility:Very Large Telescope
Instruments:MUSE
Science data:2019ApJ...887..196F

Bilder

Gasshalo observert av MUSE rundt en galaksesammenslåing sett av ALMA
Gasshalo observert av MUSE rundt en galaksesammenslåing sett av ALMA
Kunstnerisk framstilling av en fjern kvasar omgitt av en gasshalo
Kunstnerisk framstilling av en fjern kvasar omgitt av en gasshalo

Videoer

ESOcast 214 Light: Frokosten til et sorte hull ved den kosmiske daggry
ESOcast 214 Light: Frokosten til et sorte hull ved den kosmiske daggry
Gasshalo observert av MUSE rundt en galaksesammenslåing observert av ALMA sett i 3D
Gasshalo observert av MUSE rundt en galaksesammenslåing observert av ALMA sett i 3D
Animasjon av en fjern kvasar omgitt av en gasshalo
Animasjon av en fjern kvasar omgitt av en gasshalo

Se også