Lehdistötiedote

ESO:n havainnot paljastivat mustat aukot aamupalalla kosmisessa aamunkoitossa

19. joulukuuta 2019

ESO:n VLT-kaukoputken avulla tähtitieteilijät ovat havainneet joidenkin varhaisimpien galaksien ympärillä olevia kylmän kaasun varastoja. Nämä kaasumaiset halot ovat täydellistä ravintoa näiden galaksien keskustoissa oleville mustille aukoille, mitkä nähdään nyt sellaisina, kuin ne olivat 12.5 miljardia vuotta sitten. Tämä ruokavarasto saattaa selittää sen, miksi nämä kosmiset hirviöt kasvoivat niin nopeasti Universumin kosmisena aamunkoittona tunnettuna aikana.

“Pystymme nyt ensimmäistä kertaa osoittamaan, että alkukantaisilla galakseilla on ympärillään riittävästi ravintoa, jotta ne pystyvät kasvattamaan supermassiivisten mustien aukkojensa massoja, sekä aikaansaamaan voimakasta tähtien muodostusta”, tänään Astrophysical Journal lehdessä julkaistun tutkimuksen vetäjä Emanuele Paolo Farina Max Planck tähtitieteen instituutista Heidelbergistä Saksasta sanoi. “Tämä yhdistää puuttuvat palat yli 12 miljardia vuotta sitten tapahtuneeseen kosmisten rakenteiden muodostumisen arvoitukseen, mitä tähtitieteilijät ovat ratkaisseet".

Tähtitieteilijät ovat ihmetelleet miten supermassiiviset mustat aukot pystyivät kasvamaan niin isoiksi niin varhaisessa vaiheessa Univsersumin historiassa. "Näiden varhaisten useiden miljardien Aurinkojen massaisten hirviöiden olemassaolo on suuri mysteeri", Farina (Max Planck Institute for Astrophysics in Garching bei München) sanoi. Tämä tarkoittaa sitä, että ensimmäiset, mahdollisesti ensimmäisten tähtien romahtamisen yhteydessä syntyneet, mustat aukot ovat kasvaneet hyvin nopeasti. Tähän saakka tähtitieteilijät eivät olleet löytäneet riittävästi 'mustien aukkojen ravintoa', eli kaasua ja pölyä, mikä olisi selittänyt tämän nopean kasvun.

Toisaalta ALMA:n (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) aikaisemmat havainnot paljastivat, että näillä varhaisilla galakseilla on paljon pölyä ja kaasua, mikä puolestaan ruokki nopeaa tähtien syntyä. Nämä ALMA:n havainnot antoivat viitettä siitä, että tästä saattaisi riittää ravintoa myös mustien aukkojen ruokkimiseen.

Ratkaistaakseen tämän arvoituksen Farina ja hänen kollegansa käyttivät ESO:n Chilen Atacaman autiomaassa sijaitsevan VLT-teleskoopin  MUSE-instrumenttia tutkiakseen kvasaareja, mitkä ovat äärimmäisen kirkkaita kohteita, joiden energiantuotosta massiivisten galaksien keskellä olevat supermassiiviset mustat aukot vastaavat. Tutkimuksessa tutkittiin 31 kvasaaria sellaisina, kuin ne olivat yli 12.5 miljardia vuotta sitten ajanjaksona, jolloin Universumi oli vasta lapsuusiässä, vain noin 870 miljoonan vuoden ikäinen. Tämä on yksi suurimmista kvasaarien otoksista näin varhaiselta ajanjaksolta, mitä on koskaan tutkittu.

Tähtitieteilijät löysivät 12 kvasaarin ympäriltä valtavia kaasuvarastoja. Nämä ovat kylmän ja tiheän vetykaasun haloja, jotka ulottuvat mustista aukoista100000 valovuoden etäisyydelle ja ne vastaavat massaltaan miljardeja Auringon massoja. Saksasta, USA:sta, Italiasta ja Chilestä peräisin oleva tutkimusryhmä havaitsi lisäksi, että nämä kaasuhalot ovat tiukasti sidottuja galakseihin ja ne toimivat täydellisenä lähteenä, sekä supermassiivisten mustien aukkojen kasvulle, että voimakkaalle tähtien muodostukselle.

ESO:n VLT:n MUSE-instrumentin (Multi Unit Spectroscopic Explorer) superherkkyys mahdollisti tässä tehdyn tutkimuksen. Farina sanoi, että tämä oli kvasaarien uuden tutkimuksen suunnannäyttäjä. “Muutaman tunnin havainnolla kohdetta kohti pystyimme sukeltamaan nuoren Universumin kaikkein massiivisempien ja ahnaimpien mustien aukkojen keskelle”, hän lisäsi. Kvasaarit ovat itse hyvin kirkkaita, mutta niitä ympäröiviä kaasuvarastoja on huomattavasti vaikeampi havaita. MUSE pystyi kuitenkin havaitsemaan halojen vetykaasun heikon hehkun ja tähtitieteilijät pystyivät lopulta näkemään varhaisen Universumin supermassiivia mustia aukkoja ympäröivät piiloitetut ruokavarastot.

Tulevaisuudessa Extremely Large Telescope eli ELT on tutkijoiden apuna niiden galaksien ja supermassiivisten mustien aukkojen tutkimuksessa, mitkä syntyivät ensimmäisten miljardien vuosien aikana pian alkuräjähdyksen jälkeen. “ELT:n tehokkuuden ansiosta, pystymme näkemään yhä syvemmälle varhaiseen Universumiin löytääksemme useita vastaavia kaasumaisia sumuja”, Farina totesi.

Lisätietoa

Tämä tutkimus esiteltiin 'Astrophysical Journal'-lehdessä julkaistussa tieteellisessä artikkelissa.

Tutkimusryhmässä olivat mukana seuraavat tahot: Emanuele Paolo Farina (Max Planck Institute for Astronomy [MPIA], Heidelberg, Saksa ja Max Planck Institute for Astrophysics [MPA], Garching bei München, Saksa), Fabrizio Arrigoni-Battaia (MPA), Tiago Costa (MPA), Fabian Walter (MPIA), Joseph F. Hennawi (MPIA and Department of Physics, University of California, Santa Barbara, USA [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, Italia), 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, USA [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, Saksa), ja Lorenzo Busoni (INAF-Arcetri Astrophysical Observatory, Firenze, Italia). 

ESO on Euroopan johtava hallitustenvälinen tähtitieteen organisaatio ja ylivoimaisesti maailman tieteellisesti tuotteliain tähtitieteellinen observatorio. ESO:lla on 16 jäsenmaata: Alankomaat, Belgia, Espanja, Iso-Britannia, Italia, Itävalta, Irlanti, Portugali, Puola, Ranska, Ruotsi, Saksa, Suomi, Sveitsi, Tanska ja Tšekin tasavalta, joiden lisäksi Chile toimii laitteistojen sijoitusmaana ja Australia strategisena kumppanina. ESO toteuttaa kunnianhimoista ohjelmaa, joka keskittyy tehokkaiden maanpäällisten havaintovälineiden suunnitteluun, rakentamiseen ja käyttöön. Välineiden avulla tähtitieteilijät voivat tehdä merkittäviä tieteellisiä löytöjä. ESO:lla on myös johtava asema tähtitieteen tutkimuksen kansainvälisen yhteistyön edistämisessä ja organisoinnissa. ESO:lla on Chilessä kolme ainutlaatuista huippuluokan observatoriota: La Silla, Paranal ja Chajnantor. ESO:lla on Paranalilla VLT-teleskooppi (Very Large Telescope) ja siihen liittyvä, maailmanlaajuisesti johtava VLTI-interferometri, sekä kaksi kartoitusteleskooppia. VISTA toimii infrapuna-alueella ja VST-teleskooppi näkyvän valon aallonpituuksilla. Paranalilla ESO tulee myös hallinnoimaan ja operoimaan eteläistä Tšerenkov-teleskooppien verkostoa (Cherenkov Telescope Array South), mikä on maailman suurin ja herkin gammasäteilyä havainnoiva observatorio. ESO on myös merkittävä kumppani kahdessa Chajnantorin laitteistossa, APEX-teleskoopissa ja ALMA-teleskoopissa, joka on maailman suurin tähtitieteellinen projekti. Lähellä Paranalia sijaitsevalla Cerro Armazonesilla ESO rakentaa 39-metrin kokoista ELT-teleskooppia (Extremely Large Telescope), josta tulee “maailman suurin tähtitaivasta havainnoiva silmä”.

Linkit

• Alkuperäinen tutkimusartikkeli
• Projektin verkkosivu
• VLT:n kuvia

Yhteystiedot

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

Bárbara Ferreira
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Puh.: +49 89 3200 6670
Matkapuhelin: +49 151 241 664 00
Sähköposti: pio@eso.org

Pasi Nurmi (Lehdistön yhteyshenkilö Suomi)
ESO Science Outreach Network ja University of Turku
Turku, Finland
Puh.: +358 29 4504 358
Sähköposti: eson-finland@eso.org

Connect with ESO on social media