1
kvasaren, kallad J0313-1806, ses som den var när universum bara var 670 miljoner år gammalt och ger astronomer värdefull insikt om hur massiva galaxer-och de supermassiva svarta hålen i deras kärnor-bildades i det tidiga universum. Forskarna presenterade sina resultat för American Astronomical Societys möte, som nu pågår praktiskt taget, och i ett papper accepterat till Astrophysical Journal Letters.
den nya discovery slår den tidigare distansrekordet för en kvasaruppsättning för tre år sedan. Observationer med Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) i Chile bekräftade avståndsmätningen till hög precision.
kvasarer uppstår när den kraftfulla gravitationen hos ett supermassivt svart hål i en galaxs kärna drar in omgivande material som bildar en kretsande skiva av överhettat material runt det svarta hålet. Processen släpper ut enorma mängder energi, vilket gör kvasaren extremt ljus och överträffar ofta resten av galaxen.
det svarta hålet i kärnan i J0313-1806 är dubbelt så massivt som det för den tidigare rekordhållaren och det faktum ger astronomer en värdefull ledtråd om sådana svarta hål och deras påverkan på deras värdgalaxer.
” Detta är det tidigaste beviset på hur ett supermassivt svart hål påverkar galaxen runt det”, säger Feige Wang, en Hubble-kollega vid University of Arizona Steward Observatory och ledare för forskargruppen. ”Från observationer av mindre avlägsna galaxer vet vi att detta måste hända, men vi har aldrig sett det hända så tidigt i universum.”
den enorma massan av j0313-1806s svarta hål vid en så tidig tidpunkt i universums historia utesluter två teoretiska modeller för hur sådana föremål bildades, sa astronomerna. I den första av dessa modeller exploderar enskilda massiva stjärnor som supernovaer och kollapsar i svarta hål som sedan samlas i större svarta hål. I det andra kollapsar täta kluster av stjärnor i ett massivt svart hål. I båda fallen tar processen dock för lång tid att producera ett svart hål så massivt som det i J0313-1806 vid den ålder vi ser det.
”detta säger att oavsett vad du gör måste fröet till detta svarta hål ha bildats av en annan mekanism”, säger Xiaohui Fan, också från University of Arizona. ”I det här fallet är det en mekanism som innebär stora mängder primordial, kall vätgas som direkt kollapsar i ett frö svart hål.”
Alma-observationerna av J0313 – 1806 gav spännande detaljer om kvasarvärdgalaxen, som bildar nya stjärnor i en takt som är 200 gånger högre än vår Vintergatan. ”Det här är en relativt hög stjärnbildningshastighet i galaxer av samma ålder, och det indikerar att kvasarvärdgalaxen växer väldigt snabbt”, säger Jinyi Yang, den andra författaren till rapporten, som är en Peter A. Strittmatter Fellow vid University of Arizona.
kvasarens ljusstyrka indikerar att det svarta hålet sväljer motsvarande 25 Solar varje år. Den energi som frigörs av den snabba utfodringen, säger astronomerna, förmodligen driver ett kraftfullt utflöde av joniserad gas som ses röra sig vid cirka 20 procent av ljusets hastighet.
sådana utflöden tros vara det som slutligen stoppar stjärnbildning i galaxen.
”vi tror att de supermassiva svarta hålen var anledningen till att många av de stora galaxerna slutade bilda stjärnor vid någon tidpunkt”, sa Fan. ”Vi observerar denna ”släckning” vid senare tillfällen, men fram till nu visste vi inte hur tidigt denna process började i universums historia. Denna kvasar är det tidigaste beviset på att släckning kan ha hänt vid mycket tidiga tider.”
denna process kommer också att lämna det svarta hålet med inget kvar att äta och stoppa tillväxten, påpekade Fan.
förutom ALMA använde astronomerna 6,5 meter Magellan Baade-teleskopet, Gemini North telescope och W. M. Keck Observatory på Hawaii och Gemini South telescope i Chile.
astronomerna planerar att fortsätta studera J0313 – 1806 och andra kvasarer med markbaserade och rymdbaserade teleskop.
National Radio Astronomy Observatory är en anläggning för National Science Foundation, som drivs enligt samarbetsavtal av Associated Universities, Inc.