Een internationaal team van astronomen ontdekte de vroegste en meest verre quasar in het heelal, volledig gevormd al 670 miljoen jaar na de oerknal. De resultaten van het onderzoek zijn gepubliceerd in de Astrophysical Journal Letters.
De quasar, J0313-1806 genaamd, bevindt zich meer dan 13 miljard lichtjaar van de aarde. Aangedreven door een superzwaar zwart gat, is het meer dan 1,6 miljard keer massiever dan de zon en meer dan 1000 keer helderder dan ons hele Melkwegstelsel.
Om de exacte afstand tot de quasar te bepalen, gebruikten wetenschappers het ALMA-radiotelescoopcomplex in de Chileense Atacama-woestijn, de 6, 5-meter Magellan Baade-telescoop van het Las Campanas-observatorium in Chili, Gemini-telescopen in Chili en Hawaï en de WM Keck Observatorium in Hawaï.
Quasars worden gecreëerd wanneer de krachtige zwaartekracht van een superzwaar zwart gat in de kern van een melkwegstelsel omringend materiaal naar binnen trekt, dat een schijf vormt die rond het gat draait. Hierbij komt een enorme hoeveelheid energie vrij. Dit maakt de quasar zo helder dat hij vaak de rest van de melkweg in de schaduw stelt.
Astronomen hebben soortgelijke fenomenen eerder waargenomen, maar hebben nog nooit gezien hoe quasars in wisselwerking stonden met zwarte gaten in het vroege heelal. Bovendien is het zwarte gat in de kern van J0313-1806 twee keer zo massief als de vorige recordhouder, en dit verschaft astronomen waardevolle informatie over de impact van zulke superzware zwarte gaten op hun gaststelsels.
"Dit is het vroegste bewijs van hoe een superzwaar zwart gat de melkweg eromheen beïnvloedt", zei studiedirecteur Feige Wang van het Steward Observatory van de Universiteit van Arizona in een persbericht van het National Radio Astronomy Observatory (NRAO). wat er gaat gebeuren, maar we hebben het nog nooit zo vroeg in het heelal zien gebeuren."
Zo'n vroege vorming van een enorm zwart gat en quasar J0313-1806 sluit twee van de mogelijke hypothesen voor de vorming van dergelijke objecten uit. In het eerste van deze modellen exploderen individuele massieve sterren als supernova's en storten ze in tot zwarte gaten, die vervolgens opgaan in grotere zwarte gaten. In het tweede geval storten dichte clusters van sterren in tot een massief zwart gat. In beide gevallen duurt het proces echter te lang voordat een zwart gat met dezelfde massa als in J0313-1806 670 miljoen jaar na de oerknal is gevormd.
"Dit suggereert dat dit zwarte gat door een ander mechanisme moet zijn gevormd", zei medeonderzoeker Xiaohui Fan van de Universiteit van Arizona, die direct instortte in de kern van een zwart gat."
Aangezien hiervoor geen volwaardige sterren als bronmateriaal nodig zijn, is dit het enige mechanisme waarmee het superzware zwarte gat van quasar J0313-1806 in zo'n vroeg stadium van het bestaan van het heelal kan groeien tot 1,6 miljard zonsmassa's. aldus onderzoekers.
Volgens hun berekeningen zou het moederstelsel van de quasar 200 keer sneller sterren moeten hebben gevormd dan onze Melkweg. Dit geeft aan dat het sterrenstelsel zelf zeer snel groeide, met een zwart gat in het centrum dat elk jaar 25 zonnemassa's absorbeert.
De energie die vrijkomt bij zo'n snelle voeding veroorzaakt een krachtige stroom geïoniseerd gas die met ongeveer 20 procent van de lichtsnelheid reist. Dergelijke krachtige uitstromen zouden uiteindelijk de stervorming in de melkweg moeten stoppen, aldus de auteurs van het artikel.
"We denken dat deze superzware zwarte gaten ervoor hebben gezorgd dat veel van de grote sterrenstelsels op een gegeven moment stopten met het vormen van sterren", legt Fan uit, toen dit proces in de geschiedenis van het universum begon. Deze quasar is het oudste bewijs dat uitsterven kon plaatsvinden op zeer hoge vroege tijden."
Onderzoekers hopen meer te weten te komen over verre quasars door toekomstige observaties met NASA's James Webb Space Telescope, die naar verwachting in 2021 wordt gelanceerd.
