Met behulp van de Very Large Telescope (VLT) van de Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO) hebben astronomen de verst bekende bron van radiostraling ontdekt en onderzocht. Het gaat om een ‘radio-luide’ quasar, een helder object met krachtige jets dat straling op radiogolflengten uitzendt, die zo ver weg is dat zijn licht er 13 miljard over heeft gedaan om ons te bereiken. De ontdekking kan belangrijke aanwijzingen opleveren die astronomen meer inzicht geven in het vroege heelal.
Quasars zijn zeer heldere objecten die zich in de centra van sommige sterrenstelsels bevinden en worden aangedreven door superzware zwarte gaten. Als zo’n zwart gat gas uit de omgeving opslokt, komt energie vrij, waardoor het object tot op zeer grote afstand waarneembaar is. De nu ontdekte quasar, met de bijnaam P172+18, is zo ver weg dat zijn licht er ongeveer 13 miljard jaar over heeft gedaan om ons te bereiken. We zien hem dus zoals hij was toen het heelal nog maar ongeveer 780 miljoen jaar oud was. Hoewel er nóg verdere quasars bekend zijn, is het voor het eerst dat astronomen erin zijn geslaagd om de karakteristieke signaturen van radiojets bij zo’n vroege quasar te herkennen. Slechts ongeveer tien procent van alle quasars – die astronomen als ‘radio-luid’ aanmerken – heeft jets die helder stralen op radiofrequenties [1].
P172+18 wordt aangedreven door een zwart gat dat ongeveer 300 miljoen keer zoveel massa heeft als onze zon en in verbluffend tempo gas opslokt. ‘Het zwarte gat is enorm gulzig: zijn massatoename behoort tot de grootste die ooit zijn waargenomen’, aldus astronoom Chiara Mazzucchelli, staflid bij ESO in Chili, die samen met Eduardo Bañados van het Max-Planck-Institut für Astronomie in Duitsland, leiding gaf aan het onderzoek dat tot de ontdekking heeft geleid. De astronomen denken dat er een verband bestaat tussen de snelle groei van superzware zwarte gaten en de krachtige radiojets zoals die bij quasars als P172+18 worden waargenomen. Vermoed wordt dat de jets in staat zijn om het gas in de omgeving van het zwarte gat te verstoren, waardoor dit in verhoogd tempo gas aangevoerd krijgt. Daarom kan het onderzoek van radio-luide quasars belangrijke inzichten opleveren over hoe zwarte gaten in het vroege heelal zo snel na de oerknal superzware massa’s hebben kunnen bereiken.
‘Ik vind het heel spannend om voor het eerst ‘nieuwe’ zwarte gaten te ontdekken, en een extra steentje te kunnen bijdragen aan ons begrip van het vroege heelal – waar uiteindelijk ook onze eigen oorsprong ligt,’ zegt Mazzucchelli. Bañados en Mazzucchelli waren de eersten die, met behulp van de Magellan-telescoop van de Las Campanas-sterrenwacht in Chili, P172+18 als een verre quasar herkenden. ‘Toen we de data binnenkregen en op het oog inspecteerden, zagen we direct dat we de tot nu toe verste radio-luide quasar hadden opgespoord,’ aldus Bañados. Vanwege de korte observatietijd had het team echter niet genoeg data om het object in detail te onderzoeken. Een reeks van waarnemingen met andere telescopen, onder meer met het X-shooter-instrument van ESO’s Very Large Telescope, stelde de astronomen in staat om dieper in de eigenschappen van de quasar te duiken en belangrijke eigenschappen te bepalen zoals de massa van het zwarte gat en de snelheid waarmee dit materie uit zijn omgeving opslokt. Ook de Very Large Array van de National Radio Astronomy Observatory en de Keck-telescoop, beide in de VS, hebben aan het onderzoek bijgedragen.
Hoewel het team uitgelaten is over hun ontdekking, die in The Astrophysical Journal wordt gepubliceerd, vermoeden de astronomen dat deze radio-luide quasar slechts het topje van de ijsberg is en dat er nog meer zullen worden ontdekt – misschien zelfs op nog grotere afstanden. ‘Deze ontdekking stemt me optimistisch, en ik denk – en hoop – dat dit afstandsrecord snel gebroken wordt,’ zegt Bañados. Waarnemingen met faciliteiten zoals ALMA, waarin ESO partner is, en met ESO’s toekomstige Extremely Large Telescope (ELT) kunnen helpen om meer van deze objecten in het vroege heelal te ontdekken en in detail te bestuderen.
Noten
[1] Radiogolven hebben frequenties tussen 30 Hz en 300 GHz.
Meer informatie
De resultaten van dit onderzoek zijn te vinden in het artikel ‘The discovery of a highly accreting, radio-loud quasar at z=6.82’, dat in The Astrophysical Journal verschijnt.
Het onderzoeksteam bestaat uit Eduardo Bañados (Max-Planck-Institut für Astronomie [MPIA], Duitsland, en The Observatories of the Carnegie Institution for Science, VS), Chiara Mazzucchelli (European Southern Observatory, Chili), Emmanuel Momjian (National Radio Astronomy Observatory [NRAO], VS), Anna-Christina Eilers (MIT Kavli Institute for Astrophysics and Space Research, VS), Feige Wang (Steward Observatory, University of Arizona, VS), Jan-Torge Schindler (MPIA), Thomas Connor (Jet Propulsion Laboratory [JPL], California Institute of Technology, VS), Irham Taufik Andika (MPIA en International Max Planck Research School for Astronomy & Cosmic Physics aan de Universität Heidelberg, Duitsland), Aaron J. Barth (Department of Physics and Astronomy, University of California, Irvine, VS), Chris Carilli (NRAO en Astrophysics Group, Cavendish Laboratory, University of Cambridge, VK), Frederick Davies (MPIA), Roberto Decarli (INAF Bologna — Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio, Italië), Xiaohui Fan (Steward Observatory, University of Arizona, VS), Emanuele Paolo Farina (Max-Planck-Institut für Astrophysik, Duitsland), Joseph F. Hennawi (Department of Physics, Broida Hall, University of California, Santa Barbara, VS), Antonio Pensabene (Dipartimento di Fisica e Astronomia, Alma Mater Studiorum, Universita di Bologna, Italië, en INAF Bologna), Daniel Stern (JPL), Bram P. Venemans (MPIA), Lukas Wenzl (Department of Astronomy, Cornell University, VS en MPIA) en Jinyi Yang (Steward Observatory, University of Arizona, VS).
ESO is de belangrijkste intergouvernementele astronomische organisatie in Europa en verreweg de meest productieve sterrenwacht ter wereld. Zij wordt ondersteund door zestien lidstaten: België, Denemarken, Duitsland, Finland, Frankrijk, Ierland, Italië, Nederland, Oostenrijk, Polen, Portugal, Spanje, Tsjechië, het Verenigd Koninkrijk, Zweden en Zwitserland, en door gastland Chili, met Australië als strategische partner. ESO voert een ambitieus programma uit, gericht op het ontwerpen, bouwen en beheren van grote sterrenwachten die astronomen in staat stellen om belangrijke wetenschappelijke ontdekkingen te doen. Ook speelt ESO een leidende rol bij het bevorderen en organiseren van samenwerking op astronomisch gebied. ESO beheert drie waarnemingslocaties van wereldklasse in Chili: La Silla, Paranal en Chajnantor. Op Paranal staan ESO’s Very Large Telescope (VLT) en haar toonaangevende Very Large Telescope Interferometer, evenals twee surveytelescopen – VISTA, die in het infrarood werkt, en de op zichtbare golflengten opererende VLT Survey Telescope. Ook op Paranal zal ESO onderkomen bieden aan en het beheer voeren over de Cherenkov Telescope Array South, ’s werelds grootste en meest gevoelige observatorium van gammastraling. ESO speelt tevens een belangrijke partnerrol bij twee faciliteiten op Chajnantor, APEX en ALMA, het grootste astronomische project van dit moment. En op Cerro Armazones, nabij Paranal, bouwt ESO de 39-meter Extremely Large Telescope, de ELT, die ‘het grootste oog op de hemel’ ter wereld zal worden.
Bron: ESO
