Astronomen ontdekken het meest verre paar fuserende quasars
Astronomen hebben 900 miljoen jaar na de Oerknal een paar fuserende quasars gevonden. Het is niet alleen het meest verre fuserende quasarpaar ooit gevonden maar ook het eerste bevestigde paar in de geschiedenis van het heelal die de “kosmische dageraad” wordt genoemd.
De Kosmische Dageraad omspant een periode van ongeveer 50 miljoen jaar tot één miljard jaar na de Oerknal. Tijdens deze periode ontstonden de eerste sterren en sterrenstelsels en werd he donkere heelal voor het eerst met licht gevuld.
De komst van de eerste sterren en sterrenstelsels luidde een nieuwe fase in het ontstaan van het heelal in. Deze periode wordt het “Tijdperk van de Reïonisatie” genoemd. Deze periode vond plaats binnen de Kosmische Dageraad en het was een periode van kosmologische overgang.
Startende ongeveer 400 miljoen jaar na de Oerknal verspreidde ultraviolet licht, afkomstig van de eerste sterren, sterrenstelsels en quasars, zich door het heelal. Dit licht reageerde met het intergalactische medium en stripte elektronen de oer-waterstof atomen van het heelal, een proces dat ionisatie wordt genoemd.
De reïonisatieperiode was een kritische periode in de geschiedenis van het heelal die het einde van de kosmische donker eeuwen markeerde en de grote structuren veroorzaakte die we tegenwoordig in on lokale heelal waarnemen.
Om de rol die quasars tijdens de reïonisatieperiode speelden precies te begrijpen zijn astronomen geïnteresseerd in het vinden en bestuderen van quasars die het jonge en verre heelal bewoonden.
Volgens het onderzoeksteam vertellen de statische eigenschappen van quasars in de reïonisatieperiode veel, zoals de snelheid en de oorsprong van de reïonisatie, het ontstaan van supermassieve zwarte gaten tijdens de Kosmische Dageraad en de vroegste evolutie van quasargaststelsels.
Er zijn ongeveer 300 quasars gevonden die uit de reïonisatieperiode stammen, meer er is nog nooit eerder een paar gevonden.
Dat wil zeggen, totdat Dr. Matsuoka en haar team afbeeldingen die waren gemaakt met de Hyper Suprime-Cam aan de Subaru Telescope bestudeerden en waarop een zwakke rode vlek hun aandacht trok.
Tijdens het screenen van kandidaat-quasars merkten ze twee gelijkaardige en extreem rode bronnen op die naast elkaar stonden. Deze ontdekking was puur toevallig, aldus dr. Matsuoka.
De onderzoekers waren er niet zeker van met een quasarpaar te maken te hebben want verre kandidaatquasars worden door verschillende andere bronnen, zoals voorgrondsterren en sterrenstelsels en het effect van zwaartekrachtlenzen, verstoord.
Om de aard van de objecten, HSC J121503.42-014858.7 en HSC J12503.55-014859.3, te bevestigen werd er vervolgonderzoek gedaan met de Faint Object Camera and Spectrograph (FOCAS) van de Subaru Telescope en de Gemini Near-Infrared Spectrograph (GNIRS) aan de Gemini North telescoop.
De spectra, die het uitgezonden licht van een bron opdelen in verschillende golflengtes, en die verkregen waren met GNIRS, waren cruciaal om de aard van de quasar en hun gaststelsels te karakteriseren.
De quasars zijn te zwak om op infrarode golflengtes, zelfs met de allergrootste telescopen op Aarde, te bestuderen.
Hierdoor konden astronomen schattend at een deel van het licht dat in het optische golflengtebereik wordt gedetecteerd, niet afkomstig is van de quasars zelf, maar van de voortdurende stervorming die in de gaststelsels plaatsvindt.
Ze ontdekten ook dat de twee zwarte gaten kanjers zijn, ze hebben elk een massa van 100 miljoen zonsmassa.
Dit, in combinatie met de aanwezigheid van een brug van gas die zich uitstrekt tussen de twee quasars, suggereert dat zijn en hun gaststelseks een grootschalige fusie ondergaan.
Het bestaan van fuserende quasars in het reïonisatietijdperk werd al lang verwacht maar het is nu dus voor de eerste keer bevestigd.
De ontdekking is gerapporteerd in een artikel dat in de Astronomical Journal Letters is gepubliceerd.
Artikel: Yoshiki Matsuoka et al. 2024. Discovery of Merging Twin Quasars at z = 6.05. ApJL 965, L4; doi: 10.3847/2041-8213/ad35c7
Eerste publicatie: 19 juni 2024
Bron: sci-news