Pressmeddelande

Den mest avlägsna kvasaren upptäckt

29 juni 2011

Ett europeiskt forskarlag har använt ESO:s jätteteleskop VLT tillsammans med en mängd andra teleskop för att upptäcka och studera den mest avlägsna kvasaren som man hittills har hittat. Denna strålande fyrbåk drivs av ett svart hål med en massa på två miljarder gånger solens, och är utan konkurrens det mest ljusstarka objekt som hittills upptäckts i det tidiga universum. Forskningsresultaten kommer att publiceras i tidskriften Nature den 30 juni 2011.

Stephen Warren har lett forskarteamet bakom upptäckten.

– Den här kvasaren är ett nyckelverktyg för utforskning av det tidiga universum. Den är ett mycket ovanligt objekt som kommer hjälpa oss att förstå hur supermassiva svarta hål växte till då det bara var ett par hundra miljoner år sedan big bang, säger han.

Kvasarer är mycket ljusstarka och avlägsna galaxer vars kraftkälla tros vara supermassiva svarta hål i deras centrum. Deras extrema ljusstyrka gör dem till kraftfulla fyrbåkar som kan användas för att studera den epok då de allra första stjärnorna och galaxerna föddes. Den nyupptäckta kvasaren är så långt borta att ljuset från den sändes ut under slutet av återjoniseringens tidsålder [1].

Ljuset från den nyligen upptäckta kvasaren, som fått beteckningen ULAS J1120+0641 [2], tog 12,9 miljarder år på sig att nå oss. Vi ser alltså kvasaren som den var vid en tidpunkt då universum bara var 770 miljoner år gammalt (en rödförskjutning på 7,1 [3]).

Även om ännu mer avlägsna objekt har upptäckts – så som en gammablixt med en rödförskjutning på 8,2 (eso0917) och en galax med en rödförskjutning på 8,6 (eso1041) – så är den nyupptäckta kvasaren hundrafalt mer ljusstark. Bland de objekt som är tillräckligt ljusstarka för att kunna studeras i detalj så är den det mest avlägsna med god marginal.

Som jämförelse skickades ut ljuset från den näst mest avlägsna kvasaren så mycket som 870 miljoner år efter den stora smällen (motsvarande en rödförskjutning på 6,4). Liknande objekt som är ännu längre bort kan inte hittas i kartläggningar som görs i synligt ljus eftersom ljuset från dem sträcks ut av universums expansion på vägen till jorden, och därmed hamnar i den infraröda delen av spektrumet. För att kunna observera objekt som dessa konstruerades det europeiska kartläggningsprojektet UKIDSS (UKIRT Infrared Deep Sky Survey) som använder sig av Storbritanniens teleskop för infrarött ljus [4] på Hawaii. Astronomteamet letade igenom miljontals objekt i UKIDSS-databasen för att hitta de objekt som skulle kunna vara de eftersökta avlägsna kvasarerna. Till slut fann de nålen i höstacken.

Bram Venemans är en av medförfattarna till studien. Han förklarar:

­ – Det tog oss fem år att hitta det här objektet. Vi letade efter en kvasar med en rödförskjutning högre än 6,5. Att hitta en som ligger så här långt borta, med en rödförskjutning högre än 7, var en spännande överraskning. Genom att låta oss se långt tillbaka in i återjoniseringens tidsålder så ger den här kvasaren oss en unik möjlighet att utforska en period på 100 miljoner år i kosmos historia som tidigare varit onåbar, säger han.

Avståndet till kvasaren bestämdes med hjälp av observationer gjorda med spektrografen FORS2 på ESO:s jätteteleskop VLT och andra instrument på Gemini North-teleskopet [5]. Eftersom objektet är förhållandevist ljusstarkt så är det möjligt att observera dess spektrum (vilket innebär att man delar upp ljuset från objektet i de olika färger det är uppbyggt av). Denna teknik gjorde det möjligt för astronomerna att ta reda på en hel del om kvasaren.

Observationerna visade att massan för det svarta hålet i mitten av ULAS J1120+0641 är ungefär två miljarder gånger solens. Att den har en så hög massa så tidigt efter den stora smällen är svårt att förklara. De aktuella teorierna för hur supermassiva svarta hål växer förutsäger en långsam tillväxt när det svarta hålet drar åt sig materia från sin omgivning.

Daniel Mortlock är huvudförfattare till artikeln.

­– Vi tror inte att det finns mer än ett hundratal ljusstarka kvasarer med en rödförskjutning större än 7 på hela himlavalvet. Det krävdes en omsorgsfull jakt för att hitta det här objektet, men det var värt all möda och besvär för att kunna reda ut några av mysterierna i det tidiga universum, avslutar han.

Noter

[1] Ungefär 300 000 år efter den stora smällen, som inträffade för 13,7 miljarder år sedan, så hade universum kallnat ner så pass att elektroner och protoner kunde börja slås ihop till neutralt väte (en gas utan elektrisk laddning). Denna kalla, mörka gas genomsyrade universum tills de första stjärnorna började bildas ungefär 100 till 150 miljoner år senare. Den intensiva ultravioletta strålningen från den första generationen av stjärnor började långsamt göra vätgasdimman genomskinlig genom att bryta isär väteatomerna till protoner och elektroner igen. Den här processen kallas återjonisering. Denna tidsålder i universums barndom tros ha varat mellan tiden 150 miljoner år till 800 miljoner år efter den stora smällen.

[2] Objektet upphittades genom att använda sig av data från ULAS (”UKIDSS Large Area Survey”). Siffrorna och prefixet J syftar på dess position på himlavalvet.

[3] På grund av att ljusets hastighet inte är oändlig så tittar astronomer tillbaka i tiden när de tittar längre och längre bort i universum. Det tog 12,9 miljarder år för ljuset från ULAS J1120+0641 att nå teleskop på jorden. Detta innebär att vi ser den som den var bara 770 miljoner år efter universums födelse. Under de 12,9 miljarder åren så expanderade universum och ljuset från objektet sträcktes därmed ut. Den kosmologiska rödförskjutningen, eller bara rödförskjutningen, är ett mått på hur mycket universum sträckts ut totalt mellan den tidpunkt då ljuset skickades ut och den tidpunkt då det togs emot.

[4] UKIRT (United Kingdom Infrared Telescope) ägs av Storbritanniens Råd för vetenskapliga och teknologiska anläggningar (STFC) och drivs av de anställda vid Joint Astronomy Centre i Hilo på Hawaii.

[5] FORS2 står för VLT FOcal Reducer and low dispersion Spectrograph. Andra instrument som använts för att mäta objektets spektrum är GMOS (Gemini Multi-Object Spectrograph) och GNIRS (Gemini Near-Infrared Spectrograph). Liverpool-teleskopet, Isaac-Newton-teleskopet och UKIRT användes också för att bekräfta mätningarna som gjorts i kartläggningen.

Mer information

Forskningen presenterades i en artikel som kommer att publiceras i tidskriften Nature den 30 juni 2011.

Forskarteamet består av Daniel J. Mortlock (Imperial College London [Imperial], Storbritannien), Stephen J. Warren (Imperial), Bram P. Venemans (ESO, Garching, Tyskland), Mitesh Patel (Imperial), Paul C. Hewett (Institutet för astronomi  [IoA], Cambridge, Storbritannien), Richard G. McMahon (IoA), Chris Simpson (Liverpool John Moores-universitetet, Storbritannien), Tom Theuns (Institutet för kosmologiska beräkningar, Durham, Storbritannien och Antwerps universitet, Belgien), Eduardo A. Gonzáles-Solares (IoA), Andy Adamson (Joint Astronomy Centre, Hilo, USA), Simon Dye (Centrum för astronomi och partikelfysik, Nottingham, Storbritannien), Nigel C. Hambly (Institutet för astronomi, Edinburgh, Storbritannien), Paul Hirst (Gemini-observatoriet, Hilo, USA), Mike J. Irwin (IoA), Ernst Kuiper (Leidens observatorium, Holland), Andy Lawrence (Institutet för astronomi, Edinburgh, Storbritannien), Huub J. A. Röttgering (Leidens observatorium, Holland).

ESO, Europeiska sydobservatoriet, är Europas främsta samarbetsorgan för astronomisk forskning och världens mest produktiva astronomiska observatorium. Det stöds av 15 länder: Belgien, Brasilien, Danmark, Finland, Frankrike, Italien, Nederländerna, Portugal, Schweiz, Spanien, Storbritannien, Sverige, Tjeckien, Tyskland och Österrike. ESO:s ambitiösa verksamhet rör design, konstruktion och drift av avancerade markbaserade forskningsanläggningar som gör det möjligt för astronomer att göra banbrytande vetenskapliga upptäckter. ESO spelar dessutom en ledande roll i att främja och organisera samarbeten inom astronomisk forskning. ESO driver tre unika observationsplatser i Chile: La Silla, Paranal och Chajnantor. Vid Paranal finns Very Large Telescope, världens mest avancerade observatorium för synligt ljus, och två kartläggningsteleskop: VISTA, som observerar infrarött ljus och är världens största kartläggningsteleskop, samt VST, det största teleskopet som konstruerats för att kartlägga himlavalvet i synligt ljus. ESO bidrar dessutom till ALMA, ett revolutionerande astronomiskt teleskop och världens hittills största astronomiska projekt. ESO planerar för närvarande bygget av ett europeiskt extremt stort teleskop i 40-metersklass för synligt och infrarött ljus, E-ELT. Det kommer att bli ”världens största öga mot himlen”.

Länkar

Kontakter

Daniel Mortlock
Astrophysics Group, Blackett Laboratory, Imperial College London
London, United Kingdom
Tel: +44 20 7594 7878
E-post: d.mortlock@imperial.ac.uk

Bram Venemans
ESO Astronomer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6631
E-post: bveneman@eso.org

Richard Hook
ESO, La Silla, Paranal, E-ELT and Survey Telescopes Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6655
E-post: rhook@eso.org

Johan Warell (Presskontakt för Sverige)
ESO:s nätverk för vetenskaplig kommunikation
Skurup, Sverige
Tel: +46-706-494731
E-post: eson-sweden@eso.org

Connect with ESO on social media

Detta är den översatta versionen av ESO:s pressmeddelande eso1122 som har tagits fram inom ESON, ett nätverk av medarbetare i ESO:s medlemsländer. ESON-representanterna fungerar som lokala kontaktpersoner för media i samband med ESO:s pressmeddelanden och andra händelser. ESON:s kontaktperson i Sverige är Johan Warell.