Pressemeddelelse

Sort hul frådser i morgenmad i det kosmiske morgengry

19. december 2019

Kolde gasskyer er noget af det lækreste, man kan forestille sig, hvis man er et supertungt sort hul i Universets allertidligste tider. ESOs Very Large Telescope har observeret et festmåltid af den slags gasser helt tilbage til for 12,5 milliarder år siden, og det kan forklare, hvordan de supertunge sorte huller i centrene af galakserne voksede så hurtigt på så kort tid i det Kosmiske Daggry.

 

"Nu kan vi for første gang vise, at de helt unge galakser har nok foder omkring sig til både at skaffe nok til at deres supertunge sorte huller kan vokse, og til at understøtte voldsom stjernedannelse," fortæller Emanuele Paolo Farina fra Max Planck Institute for Astronomy i Heidelberg i Tyskland. Han er hovedforfatter til en artikel, som offentliggøres idag i The Astrophysical Journal. "Det her er en vigtig brik i det puslespil, som astronomerne er ved at samle omkring de kosmiske strukturer blev dannet for mere end 12 milliarder år siden."

Astronomerne har undret sig over, hvordan supertunge sorte huller har været i stand til at vokse sig så store så tidligt i Universets historie. "Det er et stort mysterium, hvordan disse tidlige monstre, som vejer adskillige milliarder gange mere end Solen, har kunnet opstå," siger Farina, som også er relateret til Max Planck Institute for Astrophysics i Garching bei München. Det betyder, at de første sorte huller må være vokset meget hurtigt. De kan være dannet ved at de første stjerner er kollapset. Men indtil nu har astronomerne ikke kunnet finde det "mad for monstre" - gas og støv - som skal til at forklare det hurtige forløb i tilstrækkeligt stort omfang.

For at gøre det hele lidt mere besværligt, så har tidligere observationer med  ALMA, the Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, vist masser af støv og gas i disse tidlige galakser. Det har forårsaget en voldsom stjernedannelse, men observationerne med ALMA tydede på, at der så ikke har været nok stof levnet til også at fodre et sort hul.

Farina og hans kolleger har løst mysteriet ved hjælp af instrumentet  MUSE på ESOs Very Large Telescope (VLT) i Chiles Atacamaørken. De har set på  kvasarer, som er meget lysstærke objekter, hvis energi kommer fra supertunge sorte huller i de store galakser. Forskerne har set på 31 kvasarer, som vi ser, som de så ud for mere end 12,5 milliarder år siden; den gang da Universet stadig var en baby på bare 870 millioner år. Det er et af de største sæt af kvasarer fra denne tidsperiode, som nogensinde er observeret.

Astronomerne fandt ud af, at 12 af kvasarerne var omgivet af enorme depoter af gas: områder med kølig og tæt hydrogen, som strækker sig 100 000 lysår ud fra det centrale sorte hul, og som udgør en stofmængde som er milliarder gange større end Solens masse. Forskerholdet fra Tyskland, USA, Italien og Chile opdagede også, at disse gasskyer var tæt bundet til galakserne, så de har udgjort nok føde til både at fodre på de hurtigtvoksende sorte huller og til at understøtte den voldsomme stjernedannelse.

Det er den høje følsomhed i instrumentet MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer) på ESOs VLT, som ifølge Farina har været det, der virkelig battede i forbindelse med kvasarstudier. "Med blot få timers observationer per kvasar, kunne vi snuse rundt i omgivelserne for de tungeste og mest sultne sorte huller i det tidlige Univers," tilføjer han. Selvom selve kvasarerne er meget lysstærke, er gasskyerne omkring dem meget svære at observere. Alligevel lykkedes det for MUSE at finde den svage glød fra hydrogengasserne omkring. Dermed har astronomerne endelig fundet frem til spisekammeret for de supertunge sorte huller i det tidlige Univers.

I fremtiden vil ESOs  Extremely Large Telescope (ELT) kunne hjælpe forskerne med at finde endnu flere detaljer om galakser og supertunge sorte huller den gang, i de første par milliarder år efter Big Bang. "Med ELTs muligheder vil vi kunne se endnu mere i det tidlige Univers, og finde endnu flere af denne her slags gaståger," slutter Farina.

Mere information

 

Forskningsresultaterne her offentliggøres i en artikel i tidsskriftet The Astrophysical Journal.

Forskerholdet består af Emanuele Paolo Farina (Max Planck Institute for Astronomy [MPIA], Heidelberg, Tyskland and Max Planck Institute for Astrophysics [MPA], Garching bei München, Tyskland), Fabrizio Arrigoni-Battaia (MPA), Tiago Costa (MPA), Fabian Walter (MPIA), Joseph F. Hennawi (MPIA and Department of Physics, University of California, Santa Barbara, US [UCSB Physics]), Anna-Christina Eilers (MPIA), Alyssa B. Drake (MPIA), Roberto Decarli (Astrophysics and Space Science Observatory of Bologna, Italian National Institute for Astrophysics [INAF], Bologna, kItalien), Thales A. Gutcke (MPA), Chiara Mazzucchelli (European Southern Observatory, Vitacura, Chile), Marcel Neeleman (MPIA), Iskren Georgiev (MPIA), Eduardo Bañados (MPIA), Frederick B. Davies (UCSB Physics), Xiaohui Fan (Steward Observatory, University of Arizona, Tucson, US [Steward]), Masafusa Onoue (MPIA), Jan-Torge Schindler (MPIA), Bram P. Venemans (MPIA), Feige Wang (UCSB Physics), Jinyi Yang (Steward), Sebastian Rabien (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, Garching bei München, Tyskland), and Lorenzo Busoni (INAF-Arcetri Astrophysical Observatory, Florence, Italien). 

ESO er den fremmeste fællesnationale astronomiorganisation i Europa, og verdens langt mest produktive jordbaserede astronomiske observatorium. 16 lande er med i ESO: Belgien, Danmark, Finland, Frankrig, Irland, Italien, Nederlandene, Polen, Portugal, Spanien, Sverige, Schweiz, Storbritannien, Tjekkiet, Tyskland og Østrig, og desuden værtsnationen Chile. Australien er med som strategisk partner. ESO har et ambitiøst program, som gør det muligt for astronomer at gøre vigtige videnskabelige opdagelser. Programmet har focus på design, konstruktion og drift af stærke jordbaserede observatorier. Desuden har ESO en ledende rolle i formidling og organisering af samarbejde omkring astronomisk forskning. ESO driver tre enestående observatorier i verdensklasse i Chile: La Silla, Paranal og Chajnantor. På Paranal driver ESO VLT, Very Large Telescope, som er verdens mest avancerede observatorium for synligt lys, samt to oversigtsteleskoper. VISTA, som observerer i infrarødt, er verdens største oversigtsteleskop, og VLT Survey Teleskopet er det største teleskop bygget til at overvåge himlen i synligt lys. ESO er en af de største partnere i ALMA, som er det største eksisterende astronomiprojekt. For tiden bygges ELT, et 39 m optisk og nærinfrarødt teleskop på Cerro Armazones, tæt ved Paranal. Det bliver "verdens største himmeløje".

Links

 

• Forskningsartiklen
• Webside for projektet

 Fotos af VLT

Kontakter

Emanuele Paolo Farina
Max Planck Institute for Astronomy and Max Planck Institute for Astrophysics
Heidelberg and Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3000 02297
E-mail: emanuele.paolo.farina@gmail.com

Bárbara Ferreira
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6670
Mobil: +49 151 241 664 00
E-mail: pio@eso.org

Ole J. Knudsen (Pressekontakt Danmark)
ESOs formidlingsnetværk og Aarhus Space Centre, Aarhus Universitet
Aarhus, Danmark
Tel: +45 8715 5597
E-mail: eson-denmark@eso.org

Connect with ESO on social media

Dette er en oversættelse af ESO pressemeddelelse eso1921 lavet af ESON - et netværk af personer i ESOs medlemslande, der er kontaktpunkter for medierne i forbindelse med ESO nyheder, pressemeddelelser mm.