Lehdistötiedote

Kirkkain ja nopeimmin kasvava: tähtitieteilijät ovat tunnistaneet ennätyksiä rikkovan kvasaarin

19. helmikuuta 2024, Turku

Tähtitieteilijät ovat tutkineet Euroopan eteläisen observatorion (ESO) VLT-kaukoputken avulla kirkasta kvasaaria ja todenneet sen olevan paitsi sekä lajinsa kirkkain että kirkkain koskaan havaittu kohde. Kvasaarit ovat kaukana sijaitsevien galaksien kirkkaita ytimiä, joiden voimanlähteinä supermassiiviset mustat aukot toimivat. Tämä ennätyksiä rikkova kvasaarin musta aukko kasvattaa massaansa yhden Auringon verran päivässä, mikä tekee siitä toistaiseksi nopeimmin kasvavan mustan aukon.

Kvasaarien voimanlähteenä toimivat mustat aukot keräävät ainetta ympäristöstään voimakkaassa prosessissa, josta tulee hyvin kirkasta valoa. Tämän ansiosta kvasaarit ovat taivaan absoluuttisesti kirkkaimpia kohteita, ja siten kaukaisetkin kvasaarit näkyvät Maasta käsin. Yleensä kirkkaimmat kvasaarit tarkoittavat myös nopeimmin kasvavia supermassiivisia mustia aukkoja.

"Olemme löytäneet toistaiseksi tunnetuista mustista aukoista nopeimmin kasvavan. Sen massa on 17 miljardia Aurinkoa, ja se syö hieman yli Auringon verran päivässä. Tämä tekee siitä tunnetun maailmankaikkeuden valovoimaisimman kohteen", sanoi Christian Wolf, Australian kansallisen yliopiston (ANU) tähtitieteilijä ja tänään Nature Astronomy -lehdessä julkaistun tutkimuksen pääkirjoittaja. Kvasaari, nimeltään J0529-4351, on niin kaukana Maasta, että sen valolta on kestänyt yli 12 miljardia vuotta saavuttaa meidät.

Mustaa aukkoa kohti kiertyvä aine muodostaa kiekon ja samalla se säteilee niin paljon energiaa, että J0529-4351 on yli 500 biljoonaa kertaa Aurinkoa kirkkaampi [1]. "Kaikki valo tulee kuumasta kertymäkiekosta, jonka halkaisija on seitsemän valovuotta. Tämän täytyy olla maailmankaikkeuden suurin kertymäkiekko", sanoi Samuel Lai, joka on ANU:n tohtorikoulutettava ja yksi tutkimuksen kirjoittajista. Seitsemän valovuotta on noin 15000 kertaa Auringon ja Neptunuksen kiertoradan välinen etäisyys.

Tämä ennätyskvasaari oli ihmeellisellä tavalla piilossa. "On yllättävää, että se on pysynyt tuntemattomana tähän päivään asti, kun olemme löytäneet jo miljoonia vaatimattomampia kvasaareita. Se on kirjaimellisesti tuijottanut meitä koko ajan", sanoi tutkimuksessa mukana ollut Christopher Onken, ja ANU:n tähtitieteilijä. Hän lisäsi, että tämä kohde näkyi ESO:n Schmidt Southern Sky Survey -tutkimuksen kuvissa jo vuonna 1980, mutta se tunnistettiin kvasaariksi vasta vuosikymmeniä myöhemmin.

Kvasaarien löytäminen edellyttää tarkkoja havaintoja laajoilta taivaan alueilta. Näin saadut datasetit ovat niin suuria, että tutkijat käyttävät usein koneoppimismalleja niiden analysoimisessa, ja erottaakseen kvasaarit muista taivaankappaleista. Nämä mallit on kuitenkin koulutettu olemassa olevan datan avulla, mikä rajoittaa niiden avulla löydetyt ehdokkaat jo tunnettujen kohteiden kaltaisiin. Jos uusi kvasaari on kirkkaampi kuin mikään aiemmin havaittu, ohjelma saattaa hylätä sen ja luokitella sen Maata lähellä olevaksi tähdeksi.

Euroopan avaruusjärjestön Gaia-satelliitin tietojen automaattinen analyysiproseduuri hylkäsi J0529-4351:n, koska se oli liian kirkas ollakseen kvasaari, ja ehdotti sitä sen sijaan tähdeksi. Tutkijat tunnistivat sen kuitenkin kaukaiseksi kvasaariksi viime vuonna tutkimalla Australian Siding Spring observatorion ANU:n 2,3-metrin teleskoopin havaintoja. Sen selvittäminen, että kyseessä oli kirkkain koskaan havaittu kvasaari, vaati kuitenkin suurempaa teleskooppia ja tarkemman instrumentin käyttämistä. Tämä ratkaiseva, tärkeä tieto saatiin Chilen Atacaman autiomaassa sijaitsevalla ESO:n VLT:n X-shooter spektrografilla.

Tämä nopeiten kasvava musta aukko on myös täydellinen kohde päivitetylle ESO:n VLT-interferometrin (VLTI) GRAVITY+:lle, joka on suunniteltu mittaamaan tarkasti mustien aukkojen massoja myös hyvin kaukaa. Lisäksi ESO:n Erittäin suuri telekooppi (ELT), jota rakennetaan parhaillaan Chilen Atacaman autiomaahan, ja on halkaisijaltaan 39-metriä, tekee tällaisten vaikeasti havaittavien kohteiden tunnistamisen ja kuvaamisen entistäkin helpommaksi.

Kaukaisten supermassiivisten mustien aukkojen löytäminen ja tutkiminen voi valaista joitakin maailmankaikkeuden alkuaikojen mysteerejä, kuten sitä, miten ne ja niitä isännöivät galaksit muodostuivat ja kehittyivät. Mutta se ei ole ainoa syy, miksi Wolf etsii niitä. "Henkilökohtaisesti pidän vain jahtaamisesta", hän sanoi: "Muutaman minuutin ajan päivässä saan tuntea itseni taas lapseksi, joka leikkii aarteenetsintää, ja nyt hyödynnän kaikkea sitä, mitä olen oppinut sen jälkeen."

Lisähuomiot

[1] Muutama vuosi sitten NASA ja Euroopan avaruusjärjestö ilmoittivat, että Hubble-avaruusteleskooppi oli löytänyt kvasaarin J043947.08+163415.7, joka on yhtä kirkas kuin 600 biljoonaa Aurinkoa. Kvasaarin kirkkaus oli kuitenkin suurentunut etualan "linssi"-galaksin vuoksi, joka sijaitsee meidän ja kaukaisen kvasaarin välissä. J043947.08+163415.7:n todellisen kirkkauden arvioidaan vastaavan noin 11 biljoonaa Aurinkoa (1 biljoona on miljoona miljoonaa: 1 000 000 000 000 000 eli 1012).

Lisätietoa

Tämä tutkimus on esitelty artikkelissa nimeltään: “The accretion of a solar mass per day by a 17-billion solar mass black hole”, joka julkaistaan Nature Astronomy -lehdessä (doi:10.1038/s41550-024-02195-x).

Tutkimuksessa mukana ovat olleet seuraavat tahot: Christian Wolf (Research School of Astronomy and Astrophysics, Australian National University, Australia [ANU] ja Centre for Gravitational Astrophysics, Australian National University, Australia [CGA]), Samuel Lai (ANU), Christopher A. Onken (ANU), Neelesh Amrutha (ANU), Fuyan Bian (European Southern Observatory, Chile), Wei Jeat Hon (School of Physics, University of Melbourne, Australia [Melbourne]), Patrick Tisserand (Sorbonne Universités, CNRS, UMR 7095, Institut d’Astrophysique de Paris, Ranska), ja Rachel L. Webster (Melbourne).

Euroopan eteläinen observatorio (ESO) tekee maailmankaikkeuden salaisuuksien tutkimisen mahdolliseksi kaikille tutkijoille ympäri maailman. Suunnittelemme, rakennamme ja operoimme huippuluokan maanpäälisiä observatorioita, joita tähtitieteilijät käyttävät jännittävien tutkimusongelmien ratkaisemiseen ja populääritähtitieteen edistämiseen. Me edistämme myös kansainvälistä yhteistyötä tähtitieteen alalla. ESO perustettiin hallitustenväliseksi järjestöksi vuonna 1962 ja nykyään ESO:ssa on mukana 16 jäsenvaltiota (Itävalta, Belgia, Tšekki, Tanska, Ranska, Suomi, Saksa, Irlanti, Italia, Alankomaat, Puola, Portugali, Espanja, Ruotsi, Sveitsi ja Yhdistynyt kuningaskunta) yhdessä Chilen isäntävaltion kanssa ja Australian kanssa strategisena kumppanina. ESO:n pääkonttori ja sen vierailijakeskus ja planetaario, ESO Supernova, sijaitsevat lähellä Müncheniä Saksassa. Chilen Atacaman aavikko on upea paikka, jossa on ainutlaatuiset olosuhteet tähtitaivaan tarkkailuun. Se on kaukoputkiemme sijoituspaikka. ESO:lla on kolme havaintopaikkaa: La Silla, Paranal ja Chajnantor. Paranalissa ESO operoi Very Large Telescope (VLT) kaukoputkea ja siihen liittyvää Very Large Telescope Interferometria sekä paikalla sijaitsevia taivaankartoitusteleskooppeja: infrapuna-alueella toimivaa VISTAa ja näkyvän valon alueella toimivaa VLT Survey Teleskooppia. Paranalissa ESO isännöi ja operoi myös Cherenkov Telescope Array South havaintolaitetta, joka on maailman suurin ja herkin gamma-alueella havaitseva observatorio. ESO operoi yhdessä kansainvälisten kumppaneiden kanssa APEX- ja ALMA-observatriota Chajnantorilla, jotka ovat kaksi millimetri- ja alimillimetrin alueella toimivaa havaintolaitetta. Rakennamme parhaillaan Paranalin lähelle Cerro Armazonesille "maailman suurinta silmää taivaalle”, ESO:n Erittäin suurta kaukoputkea (Extremely Large Telescope, ELT). Santiagossa, Chilessä sijaitsevista toimipisteistämme tuemme toimintaamme Chilessä ja olemme yhteydessä chileläisiin yhteistyökumppaneihin ja yhteiskuntaan.

Linkit

• Tutkimusartikkeli
• VLT:n kuvia
• Lue lisää ESO:n Erittäin suuresta teleskoopista sen omalta verkkosivulta ja lehdistötiedotteesta
• Median edustaja: Tilaa uutiskirje saadaksesi julkaisusulun alaiset uutiset omalla kielelläsi
• Tutkija, onko sinulla kerrottavaa? Pitchaa oma tutkimuksesi!

Yhteystiedot

Christian Wolf
Australian National University
Canberra, Australia
Puh.: +61(02)-61256373
Matkapuhelin: +61(0)415330371
Sähköposti: christian.wolf@anu.edu.au

Samuel Lai
Australian National University
Canberra, Australia
Matkapuhelin: +61 (0) 493418898
Sähköposti: samuel.lai@anu.edu.au

Christopher Onken
Australian National University
Canberra, Australia
Puh.: +61(0) 26125 8039
Sähköposti: christopher.onken@anu.edu.au

Rachel L. Webster (study co-author)
University of Melbourne
Melbourne, Australia
Matkapuhelin: +61(0) 425863209
Sähköposti: r.webster@unimelb.edu.au

Bárbara Ferreira
ESO Media Manager
Garching bei München, Germany
Puh.: +49 89 3200 6670
Matkapuhelin: +49 151 241 664 00
Sähköposti: press@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