De helderste Quasar van het vroege universum schijnt als 600 biljoen zonnen

Het duurde tot 800 miljoen jaar na The Big Bang dat de eerste lichtbronnen van het universum ontstonden. Die oude, briljante, energierijke objecten zijn onmetelijk oud, en het in de gaten houden van een ervan is inderdaad zeer zeldzaam. Maar dankzij een verbluffend stellair toeval, stellen wetenschappers die op de 233ste bijeenkomst van de American Astronomical Society deze week presenteren dat ze er een hebben gezien - en het is de slimste die we ooit hebben gezien.

Een 12.8 miljard jaar oude quasar - een melkweg met een superzwaar zwart gat in het midden dat hoogenergetische deeltjes uitdrijft - is onlangs aan astronomen verschenen als een melkwegstelsel dat 6 miljard lichtjaren van hetzelfde plan verwijderd is. Door dit toeval kon het licht van de quasar de zwaartekrachtvervormingen van een dichter sterrenstelsel en in de telescopen van astronomen op aarde passeren.

De Hubble-ruimtetelescoop snauwde een aantal beelden van de quasar, die de onbetrouwbare bijnaam J043947.08 + 163415.7 kreeg ondanks 700 miljoen keer de grootte van de zon en 600 biljoen keer zo helder. Het buigende en vergrotende fenomeen veroorzaakt door de melkweg - zwaartekrachtlensing genoemd - is wat de astronomen toestond de quasar waar te nemen, en te bepalen dat dit de helderste is die mensen ooit hebben gezien vanaf het allereerste universum.

Het internationale team achter de ontdekking, onder leiding van de Universiteit van Arizona, hoogleraar Astronomie Xiaohui Fan, Ph.D., presenteerde zijn bevindingen op AAS in Seattle, Washington op woensdag. Fan zegt dat hij en zijn medewerkers vanaf het begin wisten dat ze iets belangrijks hadden, maar dat ze aanvankelijk niet erkenden hoe uniek deze ontdekking eigenlijk was.

"Zodra we de afstand konden meten, wisten we meteen dat dit een speciaal object is in termen van helderheid," vertelt hij omgekeerde, "Maar het kostte ons wat meer tijd om erachter te komen dat het door de zwaartekracht werd waargenomen."

Als er geen lenseffect was geweest, wat zowel het licht van de quasar deed uitvergroten met een factor 50 en het naar de aarde richtte, zouden astronomen de quasar helemaal hebben gemist. Zelfs voor een telescoop met hoge resolutie, zoals de Hubble-ruimtetelescoop, zou het licht van de quasar na 12,8 miljard lichtjaren extreem zwak zijn geworden. Zelfs toen het lenseffect de quasar helderder deed lijken, heeft een waarneming als deze voldoende ogen nodig om te bevestigen wat er aan de hand is. En dat deed het!

Naast Hubble werkte een internationaal netwerk van telescopen samen om deze bevinding te bevestigen, waaronder het Gemini-observatorium, de James Clerk Maxwell Telescope, de Infrarood Telescoop van het Verenigd Koninkrijk (UKIRT), de W.M. Keck Observatory en de Panoramic Survey Telescope en Rapid Response System (Pan-STARRS1).

"We hadden niet verwacht dat we dit object zo vroeg in het universum zo helder zouden kunnen zien. En de belangrijkste reden is het lenseffect dat de quasar-helderheid verhoogde, "zegt Fan. "Dit is het eerste dergelijke object met lens ontdekt in het vroege universum, hoewel de theorie voorspelde dat het ongeveer 20 jaar zou bestaan."

"Dus de ontdekking van dit object is eigenlijk een heel mooie bevestiging van onze theorie," voegt hij eraan toe.

Het team bepaalde de leeftijd en de afstand van de quasar, legt Fan uit door de roodverschuiving van de golflengte van de emissies van heet gas in de quasar te meten. Na het identificeren van de signatuur van gassen die door de quasar worden uitgestoten - waaronder waterstof en geïoniseerde koolstof en magnesium - kon het team meten hoeveel hun verwachte emissies waren verschoven door hun reis door de ruimte. Deze analyse vertelde het verhaal van een superzwaar zwart gat 700 miljoen keer de grootte van de zon - en zo helder als 600 biljoen zonnen.

Het onderzoek verschijnt momenteel als een preprint-document arXiv, maar het zal worden gepubliceerd in een komende uitgave van de Astrophysical Journal Letters.

De volgende stappen van het team zullen een vollediger beeld van de quasar en zijn omgeving schetsen.

We doen een heleboel andere observaties, waaronder een beter spectrum dat een hoge gevoeligheid kan hebben om het intergalactische gas te onderzoeken, en een beeld dat zelfs scherper is dan Hubble (met behulp van de Atacama Large Millimeter Array) dat de omgeving van het supermassieve zwart zal bestuderen gat dat deze quasar aandrijft ", zegt Fan.