Seit den 1950er Jahren kennen Astronomen Galaxien mit besonders hellen Zentren – aka. Aktive galaktische Kerne (AGNs) oder Quasare. Diese Leuchtkraft ist das Ergebnis supermassereicher Schwarzer Löcher (SMBHs) in ihren Zentren, die Materie verbrauchen und elektromagnetische Energie freisetzen. Weitere Studien ergaben, dass es einige Quasare gibt, die besonders hell erscheinen, weil ihre relativistischen Jets auf die Erde gerichtet sind.
1978 prägte der Astronom Edward Speigel den Begriff „ blazar “, um diese spezielle Objektklasse zu beschreiben. Mit den Teleskopen im Großes binokulares Teleskop-Observatorium (LBTO) in Arizona beobachtete ein Forschungsteam kürzlich einen Blazar, der sich 13 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt befindet. Dieses Objekt mit der Bezeichnung PSO J030947.49+271757.31 (oder PSO J0309+27) ist das entferntester Blazar jemals beobachtet und sagt die Existenz vieler weiterer voraus!
Die Studie, die ihre Ergebnisse beschreibt, wurde von Silvia Belladitta, einer Ph.D. Student an der University of Insubria während seiner Tätigkeit für die Italienisches Nationales Institut für Astrophysik (INAF). Ihre Forschung wurde von den INAF-Forschern Alberto Moretti und Alessandro Caccianiga betreut und umfasste ein internationales Forscherteam der Universitäten Bologna, Milano-Bicocca und Oslo.
Von Schwarzen Löchern angetriebene Galaxien, sogenannte Blazare, sind die am häufigsten vom Fermi-Gammastrahlen-Weltraumteleskop der NASA entdeckten Quellen. Credits: M. Weiss/CfA
Wie sie in ihrer Studie angeben, die kürzlich in der Zeitschrift erschienen ist Astronomie & Astrophysik , das Objekt wurde durch Cross-Matching-Daten aus dem Sehr großes Array (VLA) Himmelsvermessung und der Panoramic Survey Telescope Rapid Response System (Pan-STARRS) PS1 Datenbank. Anschließend führten sie Beobachtungen mit NASA-Geräten durch Swift-Weltraumteleskop und der Großes binokulares Teleskop (LBT).
Astronomen vermuteten bereits, dass es sich bei PSO J0309+27 um ein sehr weit entferntes Objekt handelt. Während die Beobachtungen mit den Swifts Röntgenteleskop (XRT) zeigte, dass es im Röntgenband sehr hell war (ähnlich wie bei anderen bekannten Blazaren), es waren die optischen Beobachtungen mit dem Spektrographen mit mehreren Doppelobjekten (MODS) über das LBT, das bestätigte, dass es sich um den am weitesten entfernten Blazar handelte, der bisher beobachtet wurde.
Wie alle Blazare ist PSO J0309+27 eine helle Radioquelle und hat einen Strom hochenergetischer Teilchen, der sich nahe der Lichtgeschwindigkeit bewegt (auch bekannt als relativistischer Jet), der sich von seinem Zentrum aus erstreckt und über das gesamte bekannte Universum gesehen werden kann. Diese Jets sind jedoch nur in einer engen Sichtlinie sichtbar, was dazu führt, dass die Erde darauf ausgerichtet werden muss und die Erkennung erschwert wird.
Da er jedoch in einer Entfernung von 13 Milliarden Lichtjahren von der Erde gefunden wurde, bedeutet dies, dass dieser Blazar weniger als eine Milliarde Jahre nach dem Urknall aktiv war. Darüber hinaus ist es eines der frühesten bekannten Beispiele für ein staubfreies AGN, das Astronomen die Möglichkeit gibt, dieses Objekt über das gesamte elektromagnetische Spektrum zu untersuchen.
Das Large Binocular Telescope mit den beiden Abbildungsspiegeln. Bildnachweis: NASA
Wie Belladitta kürzlich in einem INAF . erklärte Pressemitteilung :
„Das Spektrum, das vor unseren Augen erschien, bestätigte zunächst, dass PSO J0309+27 tatsächlich ein AGN ist, oder eine Galaxie, deren Zentralkern aufgrund der Anwesenheit eines supermassiven Schwarzen Lochs in ihrem Zentrum, das vom Gas und den Sternen gespeist wird, extrem hell ist es verschlingt.
„Außerdem bestätigten die vom LBT erhaltenen Daten auch, dass PSO J0309+27 wirklich weit von uns entfernt ist, indem die Farbverschiebung seines Lichts in Richtung Rot oder Rotverschiebung mit einem Rekordwert von 6,1 verwendet wird, der noch nie zuvor für ein ähnliches Objekt gemessen wurde. ”
Kurz gesagt, PSO J0309+27 ist die leistungsstärkste persistente Radio- und Röntgenquelle, die jemals aus diesen Entfernungen betrachtet werden konnte. Basierend auf ihren Beobachtungen mit dem LBT (die sie noch analysieren) schätzen Belladitta und ihre Kollegen, dass das zentrale Schwarze Loch, das diesen Blazar antreibt, etwa eine Milliarde Sonnenmasse hat. Verglichen mit dem SMBH unserer eigenen Galaxie ( Schütze A* ), was etwa vier Millionen Mal die Masse unserer Sonne ist.
Seine Entdeckung weist auch auf die Existenz Hunderter ähnlicher Objekte im Uruniversum hin, deren Ausrichtung es jedoch zu schwierig macht, sie direkt zu entdecken. Daher ermöglicht die Existenz von PSO J0309+27 Astronomen, die Anzahl der AGNs mit starken relativistischen Jets im frühen Universum zu quantifizieren.
Darüber hinaus stellen Blazare wie dieser, die weniger als eine Milliarde Jahre nach dem Urknall existierten, wahrscheinlich die „Samen“ dar, aus denen alle SMBHs hervorgegangen sind, die heute im Universum existieren. Weitere Forschungen in diesem Bereich könnten neue Einblicke in die Evolution des Universums liefern und zu neuen kosmologischen Modellen führen. Genannt Belladitta:
Dank unserer Entdeckung können wir sagen, dass es bereits in den ersten Milliarde Lebensjahren des Universums eine große Anzahl sehr massereicher Schwarzer Löcher gab, die starke relativistische Jets aussendeten. Dieses Ergebnis setzt den theoretischen Modellen, die versuchen, den Ursprung dieser riesigen Schwarzen Löcher in unserem Universum zu erklären, enge Grenzen.“
Seit einiger Zeit haben Astronomen verstanden, dass es einen Zusammenhang zwischen der galaktischen Entwicklung und den Schwarzen Löchern in ihren Zentren gibt. Zu wissen, wie und wann supermassereiche Schwarze Löcher entstanden sind, wird in den kommenden Jahren sicherlich zu einigen einzigartigen Erkenntnissen führen, insbesondere wenn Teleskope der nächsten Generation beginnen, bis an den Anfang des Universums zu blicken.
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