Tutkijat ovat löytäneet kaikkein kaukaisimman kvasaarin, jolla on voimakkaat radiosuihkut

eso2103fi – Tutkimustiedote – Pasi Nurmi

Kvasaarit ovat hyvin kirkkaita kohteita, jotka sijaitsevat joidenkin galaksien keskustoissa ja saavat energiansa supermassiivisista mustista aukoista. Ympäröivää kaasun pudotessa mustaan aukkoon vapautuu energiaa, jolloin tähtitieteilijät voivat havaita niitä myös silloin, kun ne ovat hyvin kaukana.

Tähtitieteilijät ovat Euroopan eteläisen observatorion Very Large Telescope kaukoputken (ESO:n VLT) avulla löytäneet ja tutkineet tarkasti tähän mennessä kaukaisinta tiedossa olevaa radiosäteilyn lähdettä. Kohde on ”radiokirkas (radio-loud)” kvasaari, joka on kirkas radiolähde, jolla on voimakkaat radiosuihkut. Kohde on niin kaukana, että sen valolta on kestänyt 13 miljardia vuotta saavuttaa meidät. Löytö voi antaa tärkeitä vihjeitä, jotka auttavat tähtitieteilijöitä ymmärtämään paremmin varhaista maailmankaikkeutta. Kuva ESO/M. Kornmesser.

Hiljattain löydetty kvasaari, lempinimeltään P172+18, on niin kaukana, että sen valo on kulkenut noin 13 miljardia vuotta päästäkseen perille. Näemme kohteen sellaisena kuin se oli, kun maailmankaikkeus oli vain noin 780 miljoonaa vuotta vanha. Vaikka kaukaisempia kvasaareja onkin löydetty, niin tämä on ensimmäinen kerta, kun tähtitieteilijät ovat pystyneet erottamaan kvasaarin radiosuihkut näin varhaisessa vaiheessa maailmankaikkeuden historiaa. Vain noin 10 prosentilla kvasaareista, jotka tähtitieteilijät luokittelevat ”radiokirkkaiksi (radio-loud)” on suihkut, jotka ovat radiotaajuuksilla ^[1] kirkkaita.

P172+18:n energianlähteenä on musta aukko, joka on noin 300 miljoonaa kertaa massiivisempi kuin Aurinko, ja kuluttaa kaasua hämmästyttävällä vauhdilla. ”Musta aukko syö ainetta hyvin nopeasti ja kasvattaa massaansa yhdellä korkeimmista koskaan havaituista määristä”, tähtitieteilijä Chiara Mazzucchelli kertoi. Chiara on ESO Fellow Chilessä, ja hän johti tutkimusta yhdessä Eduardo Bañadosin kanssa Saksan Max Planck-tähtitieteen instituutista.

Tähtitieteilijät arvelevat, että supermassiivisten mustien aukkojen nopean kasvun ja P172+18:n kaltaisissa kvasaareissa havaittujen voimakkaiden radiosuihkujen välillä on olemassa yhteys. Suihkujen arvellaan pystyvän häiritsemään mustan aukon ympärillä olevaa kaasua, mikä puolestaan lisää vauhtia, jolla kaasu putoaa mustaan aukkoon. Siksi radiokirkkaiden kvasaarien tutkiminen voi paljastaa, miten varhaisen maailmankaikkeuden mustat aukot kasvoivat supermassiivisiksi niin nopeasti alkuräjähdyksen jälkeen.

”On erittäin jännittävää löytää 'uusia' mustia aukkoja ensimmäistä kertaa ja tuoda mukaan vielä yksi rakennuspalikka varhaisen maailmankaikkeuden ymmärtämiseksi, ja sen selvittämiseksi mistä me lopulta oikein tulemme”, Mazzucchelli sanoi.

P172+18 tunnistettiin ensimmäisen kerran kaukaiseksi kvasaariksi Magellan-teleskoopin avulla Las Campanasin observatoriossa Chilessä, jolloin kohdetta havaitsivat Bañados ja Mazzucchelli. ”Heti kun saimme datan käsiimme, kävimme sen pikaisesti läpi ja tiesimme heti, että olimme löytäneet tähän mennessä kaukaisimman radiokirkkaan kvasaarin”, Bañados sanoi.

Lyhyen havaintoajan vuoksi tutkimusryhmä ei saanut kerättyä tarpeeksi dataa kohteen yksityiskohtaiseen tutkimiseen. Löytöä seurasi joukko eri teleskoopeilla tehtyjä havaintoja, sisältäen ESO:n VLT:ssä olevan X-shooter-instrumentin havainnot. Näiden avulla he pystyivät selvittämään lisää kvasaarin ominaisuuksia, kuten kohteen musta aukon massan ja kuinka nopeasti siihen putoaa ainetta ympäristöstään. Muita tutkimuksessa mukana olleita teleskooppeja olivat muun muassa Yhdysvaltojen National Radio Astronomy Observatorion Very Large Array ja Keck-teleskooppi.

Tutkimus julkaistaan pian Astrophysical Journal julkaisussa. Vaikka tiimi on innoissaan löydöstään, he uskovat, että tämä radiokirkas kvasaari voi olla ensimmäinen monista tulevaisuudessa löytyvistä kvasaareista, jotka voivat olla jopa vielä suuremmilla kosmologisilla etäisyyksillä. ”Tämä löytö tekee minusta optimistisen ja uskon sekä toivon, että etäisyysennätys rikkoutuu pian”, Bañados sanoi.

Tulevat havainnot esimerkiksi ALMA:lla, jossa ESO on yhtenä kumppanina, tai ESO:n tulevan Erittäin suuren teleskoopin (ELT) avulla, voivat auttaa paljastamaan lisää näiden varhaisen maailmankaikkeuden kohteiden salaisuuksista.

Huomautukset

[1] Radioaaltojen taajuudet ovat 30 Hz ja 300 GHz välillä.