Quasars vertegenwoordigen een korte fase in het leven van een sterrenstelsel waarin grote hoeveelheden materie in een spiraalvormige beweging naar het centrale superzware zwarte gat worden getrokken, waarbij enorme hoeveelheden energie vrijkomen. In deze fase straalt de kern van het sterrenstelsel helderder dan wat dan ook in het heelal, en overstraalt deze vaak de rest van het gaststerrenstelsel met een factor van honderden tot duizenden.
We zijn al decennia lang op zoek naar de allereerste quasars in het heelal. Deze objecten onthullen wat er gebeurde tijdens de vroegste dagen van de kosmos, waaronder hoe de eerste superzware zwarte gaten en sterrenstelsels vorm kregen. Quasars uit deze tijd zijn echter moeilijk te vinden. Ze zijn zeldzaam, omdat nog maar weinig sterrenstelsels de tijd hadden gehad om groot genoeg te worden, en hun oerlicht is zowel zwak als gemakkelijk te verwarren met dat van sterren die dichter bij ons liggen. Euclid, gelanceerd in 2023, graaft dieper in dit raadselachtige deel van de oude kosmische geschiedenis, met opwindende resultaten. De telescoop heeft nu een ongekend aantal van 31 nieuwe quasars in het vroege heelal ontdekt, die teruggaan tot een tijd waarin het heelal nog maar 5% van zijn huidige leeftijd had. “Deze vroege quasars dateren uit de kindertijd van het heelal”, zegt Daming Yang van de Universiteit Leiden in Nederland, hoofdauteur van het artikel over de Euclid-ontdekking. “Door ze te vinden en te bestuderen, kunnen we beter begrijpen hoe deze enorme systemen zo snel zijn ontstaan en gegroeid, een van de grootste mysteries in de astrofysica.”
Het topje van de ijsberg
De vroegste quasars die we tot nu toe kenden, vormden slechts het topje van de ijsberg: de zeldzame en heldere uitschieters die het gemakkelijkst te herkennen waren. We hadden simpelweg nog niet genoeg quasars uit de vroege dagen van het heelal gevonden om ze als groep goed te kunnen bestuderen. De nieuwe ontdekking van Euclid brengt daar verandering in: het waarnemingsprogramma registreert niet alleen de heldere uitschieters, maar ook het grootste deel van de populatie van oude quasars. “Euclid is een echte gamechanger”, voegt Daming toe. “Vroeger konden we slechts een handvol van de allerhelderste oude quasars vinden, maar met Euclid kunnen we veel efficiënter enorme delen van de hemel afspeuren om veel zwakker licht waar te nemen. Het is een uniek hulpmiddel voor de jacht op quasars.”
De ontdekking voegt 12 nieuwe quasars toe met een ‘roodverschuiving’, een maat voor afstand en beweging die verband houdt met hoe licht zich door ons uitdijende heelal verplaatst, van 7 of hoger, wat overeenkomt met de eerste 770 miljoen jaar van het heelal. De twee oudste uit deze groep, EUCL J172902.75+641018.1 en EUCL J125308.55+705432.3, hebben roodverschuivingen van respectievelijk 7,77 en 7,69, waarmee ze een nieuw record vestigen voor de oudste quasars die ooit zijn gevonden. Beide liggen iets meer dan 13 miljard lichtjaar van ons vandaan en ontstonden tijdens de eerste 670 miljoen jaar van het heelal. “Deze ontdekking verdubbelt ruimschoots het aantal quasars waarvan we weten dat ze zo oud zijn,” zegt Antonio La Marca, een ESA-onderzoeker in het Euclid-team. Het kostte astronomen meer dan een decennium om de eerste tien of zo quasars met een roodverschuiving van 7 of hoger te ontdekken, maar Euclid heeft er in één jaar al meer dan dat ontdekt. “Het Euclid-team heeft voor het eerst een echte ‘volkstelling’ gehouden van quasars uit de oertijd van het heelal”, voegt Antonio toe. “Het is een grote stap in de richting van een beter begrip van deze fascinerende objecten op een meer fundamenteel niveau.”
De locatie in het heelal van de 31 nieuw ontdekte quasars door Euclid - Foto: ESA/Euclid
Een mijlpaal in de kosmische geschiedenis
De op één na oudste quasar die door Daming en zijn collega’s werd ontdekt, is onlangs nader bestudeerd door Silvia Belladitta en haar medewerkers. Uit deze waarnemingen bleek dat de quasar zich bevindt in een stoffig, met gas gevuld sterrenstelsel waarin op grote schaal nieuwe sterren worden gevormd, wat een idee geeft van hoe het gaststerrenstelsel van een vroeg superzwaar zwart gat eruit zou kunnen zien. De quasars grijpen terug op een fascinerende periode in de kosmische geschiedenis die bekendstaat als het ‘tijdperk van reïonisatie’: toen alles veranderde van koud en donker (de ‘donkere middeleeuwen’) naar heet en ‘geïoniseerd’ (uit elkaar gesplitst door energierijk licht). Dit overgangstijdperk was een cruciale periode die de basis legde voor alles wat we vandaag de dag zien. “Oude quasars zijn zeldzame ontdekkingen. Ze zijn op zichzelf al interessant, maar fungeren ook als tijdmachines waarmee we het vroege heelal kunnen verkennen en kunnen begrijpen hoe de eerste generatie sterrenstelsels is ontstaan”, zegt Valeria Pettorino, projectwetenschapper bij het Euclid-project van de ESA.
“De mogelijkheden van Euclid zijn ongeëvenaard. De telescoop combineert een groot waarnemingsgebied, diepte, scherpe beelden en uniek infraroodzicht vanuit de ruimte op een manier waardoor we zeldzame, extreem verafgelegen objecten veel efficiënter kunnen opsporen dan voorheen. En het gaat niet alleen om de telescoop: de gegevensverwerking is alleen mogelijk dankzij duizenden wetenschappers en ingenieurs van het Euclid-consortium die samenwerken om wetenschappelijke ontdekkingen te doen, waarbij ze enorme datasets doorzoeken om zeldzame, verafgelegen quasars te identificeren die we vervolgens verder kunnen bestuderen met behulp van telescopen op aarde.” De 31 quasars die hier worden vermeld, zijn ontdekt in gegevens van de Euclid Wide Survey, die na voltooiing meer dan een derde van de totale hemel zal bestrijken. Euclid zal de geheimen van het donkere heelal onthullen; de telescoop onderzoekt de samenstelling, geschiedenis en evolutie ervan en brengt de grootschalige structuur in kaart, waarbij hij miljarden sterrenstelsels observeert, en daarbij vele quasars aan het licht brengt.
Wat is Euclid?
Euclid werd in juli 2023 gelanceerd en begon op 14 februari 2024 met zijn reguliere wetenschappelijke waarnemingen. In november 2023 en mei 2024 kreeg de wereld een eerste indruk van de kwaliteit van de beelden van Euclid, en in oktober 2024 werd het eerste deel van zijn grootse kaart van het heelal vrijgegeven. De eerste reeks observatiegegevens van Euclid, inclusief een voorproefje van de ‘deep fields’, werd in maart 2025 vrijgegeven. Euclid is een Europese missie, gebouwd en geëxploiteerd door ESA, met bijdragen van haar lidstaten en NASA. Het Euclid-consortium, bestaande uit meer dan 2000 wetenschappers van 300 instituten in 15 Europese landen, de VS, Canada en Japan – is verantwoordelijk voor het leveren van de wetenschappelijke instrumenten en de analyse van de wetenschappelijke gegevens. ESA heeft Thales Alenia Space geselecteerd als hoofdaannemer voor de bouw van de satelliet en de servicemodule, terwijl Airbus Defence and Space is gekozen voor de ontwikkeling van de payloadmodule, inclusief de telescoop. NASA heeft de detectoren geleverd voor de Near-Infrared Spectrometer and Photometer (NISP). Euclid is een missie van de middenklasse binnen het Cosmic Vision-plan van ESA.
Bron: ESA
