Een team van Europese astronomen heeft met behulp van ESO’s Very Large Telescope en tal van andere telescopen de tot nu toe verste quasar ontdekt en onderzocht. Dit heldere baken, dat van energie wordt voorzien door een zwart gat dat twee miljard keer zo zwaar is als de zon, is verreweg het helderste object dat in het vroege heelal is waargenomen. De onderzoeksresultaten verschijnen op 30 juni 2011 in het tijdschrift Nature.
‘Deze quasar speelt een essentiële rol bij het onderzoek van het vroege heelal. Het is een zeer zeldzaam object dat ons zal helpen begrijpen hoe superzware zwarte gaten binnen een paar honderd miljoen jaar na de oerknal konden ontstaan,’ zegt onderzoeksleider Stephen Warren.
Quasars zijn zeer heldere, verre sterrenstelsels die hun energie waarschijnlijk ontlenen aan de superzware zwarte gaten in hun kernen. Dankzij hun grote helderheid kunnen deze objecten ons meer inzicht geven in het tijdperk waarin de eerste sterren en sterrenstelsels ontstonden. De nieuwe quasar is zo ver weg dat zijn licht informatie bevat over het einde van het zogeheten reïonisatietijdperk.
De pas ontdekte quasar, die de aanduiding ULAS J1120+0641 draagt, wordt gezien zoals hij slechts 770 miljoen jaar na de oerknal was (roodverschuiving 7,1). Zijn licht heeft er 12,9 miljard jaar over gedaan om ons te bereiken.
Hoewel er al objecten zijn ontdekt die nóg verder weg zijn zoals een gammaflits met roodverschuiving 8,2 en een sterrenstelsel met roodverschuiving 8,6 is de nieuwe quasar honderden keren helderder dan deze. Van alle objecten die zo helder zijn dat ze nauwkeurig onderzocht kunnen worden, is de quasar verreweg het verste.
De op één na verste quasar wordt gezien zoals hij 870 miljoen jaar na de oerknal was (roodverschuiving 6,4). Verder weg gelegen quasars kunnen niet op zichtbare golflengten worden opgespoord, omdat hun licht, opgerekt door de uitdijing van het heelal, tegen de tijd dat het op aarde arriveert grotendeels in het infrarode deel van het spectrum valt. De Europese UKIRT Infrared Deep Sky Survey (UKIDSS), die gebruik maakt van de speciale Britse infraroodtelescoop op Hawaï, is ontworpen om dit probleem te verhelpen. Het team van astronomen heeft miljoenen objecten in de UKIDSS-database doorgespit op potentiële verre quasars, en vond uiteindelijk de speld in de hooiberg.
‘Het heeft ons vijf jaar gekost om dit object te vinden,’ legt co-auteur Bram Venemans uit. ‘We zochten naar een quasar met een roodverschuiving groter dan 6,5. Dat we er eentje vonden die zo ver weg is, met een roodverschuiving van meer dan 7, was een spannende verrassing. Door ons diep in het reïonisatietijdperk te laten kijken, biedt deze quasar een unieke gelegenheid om een 100 miljoen jaar durende periode in de geschiedenis van het heelal te verkennen die tot nu toe buiten bereik lag.’
De afstand van de quasar is bepaald aan de hand van waarnemingen met het FORS2-instrument van ESO’s Very Large Telescope (VLT) en instrumenten van de Gemini North Telescope. Omdat het object relatief helder is, is het mogelijk er een spectrum van op te nemen (wat betekent dat het licht van het object in zijn samenstellende kleuren wordt gesplitst). Dankzij deze techniek zijn astronomen veel te weten gekomen over de quasar.
Uit de waarnemingen blijkt dat de massa van het zwarte gat in het centrum van ULAS J1120+0641 ongeveer twee miljard keer zo groot is als die van de zon. Deze zeer grote massa laat zich, zo kort na de oerknal, lastig verklaren. De huidige theorieën over de groei van superzware zwarte gaten voorspellen dat hun massa langzaam toeneemt door het opslokken van materie uit de omgeving.
‘We denken dat er, verspreid over de hele hemel, maar ongeveer honderd heldere quasars met een roodverschuiving groter dan 7 zijn,’ besluit Daniel Mortlock, eerste auteur van het Nature-artikel. ‘Het opsporen van dit object had heel wat voeten in de aarde, maar nu kunnen we tenminste enkele raadsels over het vroege heelal oplossen.’
Co-auteur Huub Rottgering voegt daaraan toe: “Een volgend doel is om te kijken hoeveel heldere quasars er zijn net een roodverschuiving groter dan 7. Dit is belangrijke informatie voor de hamvraag: Hoe is het mogelijk dat zulke zware objecten zich zo snel na de oerknal vormden.“
Meer informatie op de ESO-website
Verste quasar ontdekt
