astronomer har upptäckt den mest avlägsna och antika enda källan till radioutsläpp i det kända universum. Den källan är en av universums mest kraftfulla partikelacceleratorer: en kvasar 13 miljarder ljusår från jorden som spyr partiklar med nästan ljusets hastighet.
kvasarer är några av de äldsta, mest avlägsna, mest massiva och ljusaste föremålen i universum. De utgör kärnorna i galaxer där ett snabbt snurrande supermassivt svart hål gorges på all materia som inte kan undkomma sitt gravitationella grepp. Medan det svarta hålet slukar denna fråga, spränger det också ut en enorm mängd strålning som kollektivt kan vara mer än en biljon gånger mer lysande än de ljusaste stjärnorna, vilket gör kvasar till de ljusaste föremålen i det observerbara universum.
relaterat: De 12 konstigaste föremålen i universum
”iven att dessa föremål är så lysande, de kan observeras väldigt långt borta”, berättade Chiara Mazzucchelli, som ledde upptäckten tillsammans med Eduardo ba Portugados, Live Science. ”När galaxer som Vintergatan är för svaga för att upptäckas och studeras på dessa avstånd, kan vi använda dessa mycket lysande kvasarer för att studera när universum var väldigt ungt. Vi pratar om en tid då de första stjärnorna och galaxerna bildades.”
i synnerhet denna kvasar, som heter P172+18, är en relik från cirka 780 miljoner år efter Big Bang och avslöjar ledtrådar om en av universums tidigaste åldrar — reioniseringsepoken. I början av denna period var universum mörkt förtäckt av ett mestadels enhetligt moln av vätgas. Forskare hänvisar till denna tid som universums mörka åldrar, eftersom det mesta ljuset som emitterades snabbt absorberades av den neutralt laddade gasen. Så småningom kollapsade gravitationen den primordiala gasen i de första stjärnorna och kvasarna, som började värma och jonisera de omgivande gaserna, så att ljus kunde passera igenom.
Mazzucchelli, en astronom vid Europeiska sydobservatoriet i Chile, och Ba Portugados, en astronom vid Max Planck Institute for Astronomy i Tyskland, upptäckte först kvasaren när han använde Magellan-teleskopen vid Las Campanas observatorium i Chile. De observerade telltale radiosignatur kvar av kraftfulla strålar av partiklar som bröt ut från ovan och under det svarta hålet. De superspeedy partiklarna avger en enorm mängd radiovågor. Forskare kallar dessa kvasarer” radio högt ” och tror att deras strålar av accelererade partiklar, som bara ses i cirka 10% av kvasarerna, spelar en central roll i utvecklingen av tidiga galaxer.
ytterligare observationer från teleskop, inklusive Keck Observatory på Hawaii och Very Large Telescope i Chile, visade att P172+18 är nästan 300 miljoner gånger mer massiv än solen och är bland de snabbast växande kvasar som någonsin upptäckts. Problemet är att forskare inte vet hur ett svart hål blev så massivt så tidigt i universum. Radiostrålarna kan vara en förklaring.
”teoretiska studier säger att närvaron av radiostrålar kan öka hastigheten som det svarta hålet äter materia, vilket innebär att de kan tillåta ett svart hål att växa mycket snabbare och kan förklara varför är så massiva så tidigt”, sa Mazzucchelli. ”Samtidigt kan radiostrålar också påverka galaxen som omger kvasaren genom att påverka hur stjärnor bildas.”
men det svarta hålets matningsfrenzy kanske inte har varat länge. När astronomerna jämförde sina senaste observationer med en undersökning av himlen som tagits mer än två decennier tidigare upptäckte de att kvasaren hade förlorat hälften av sin ljusstyrka, vilket signalerade att kvasaren möjligen nådde de sista stadierna av sitt liv.
Beacons in the dark
Mazzucchelli beskrev kvasarer som avlägsna ficklampor som belyser en viss tid och rum i universums historia. Varje ny Quasar upptäckt avslöjar en annan patch i tidslinjen mellan Big Bang och universum vi ser idag. Hon hoppas att forskargruppen kommer att hitta många fler närliggande kvasarer i framtiden.
faktum är att inte långt efter upptäckten av P172+18 hittade astronomerna en andra fyr av radiovågor i närheten. Om ytterligare observationer bekräftar att denna följeslagare radiokälla ligger på samma avstånd som kvasaren, kan det vara det mest avlägsna paret av aktiva galaxer som någonsin upptäckts. Forskarna hoppas att teleskop som NASA: s James Webb Space Telescope kommer att kunna bestämma radiokällans exakta avstånd.
forskarnas resultat kommer att publiceras i ett kommande nummer av Astrophysical Journal.
ursprungligen publicerad på Live Science.