Pressmeddelande

ESO-observationer avslöjar ett svart håls frukost i den kosmiska gryningen

19 december 2019, Skurup

Astronomer har använt ESO:s Very Large Telescope för att observera enorma reservoarer av kall gas runt några av de första galaxerna i universum, som vi ser som de såg ut för 12,5 miljarder år sedan. Dessa gashalos utgör en perfekt måltid för de supermassiva svarta hål som finns i galaxernas centra. Matförrådet kan förklara hur dessa enorma svarta hål kunde växa så snabbt under den period som kallas den kosmiska gryningen.

"Vi kan nu för första gången visa att de första galaxerna var omgivna med tillräckligt mycket gas för att kunna föda både sina supermassiva svarta hål och en intensiv episod med stjärnbildning" säger Emanuele Paolo Farina vid Max Planckinstitutet för astronomi i Heidelberg, Tyskland, forskningsledare för den artikel som publiceras i dagens nummer av The Astrophysical Journal. "Detta lägger en fundamental bit till det pussel som astronomerna bygger för att förstå hur kosmiska strukturer bildades för över 12 miljarder år sedan."

 

Astronomerna har länge undrat hur de supermassiva svarta hålen kunde växa sig så stora, så tidigt i universums historia. "Förekomsten av dessa tidiga monster, med massor på flera miljarder gånger solen, är ett stort mysterium" säger Farina, som även forskar vid Max Planckinstitutet för astronomi i Garching bei München. Detta faktum innebär att de svarta hålen, som måste ha bildats från de allra första kollapsande stjärnorna, måste ha vuxit mycket snabbt. Men tills nu har astronomerna inte kunnat observera tillräckligt stora mängder av den materia - gas och stoft - som var nödvändig.

 

För att komplicera situationen ytterligare har tidigare observationer med Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) avslöjat betydande mängder gas endast i de galaxer som då genomgick intensiv stjärnbildning. Dessa observationer visade att det borde finnas alldeles för lite material över, för att även föda de svarta hålen.

 

För att lösa detta mysterium observerade Farina och hans kollegor ett stort antal kvasarer med MUSE-instrumentet (Multi Unit Spectroscopic Explorer) på Very Large Telescope (VLT). Kvasarer är extremt ljusstarka galaxer vars energi utstrålas av supermassiva svarta hål i deras centra. I projektet undersöktes 31 kvasarer med åldrar över 12,5 miljarder år, så avlägsna att universum vid den tidpunkten var endast 870 miljoner år gammalt. Detta är ett av de största urvalen av galaxer från denna tidiga epok i universums barndom.

 

Astronomerna fann att 12 av kvasarerna omgärdades av enorma gasreservoarer: halos av kall, tät vätgas som sträcker sig mer än 100 000 ljusår från de centrala svarta hålen, med massor motsvarande miljarder solar. Forskarlaget, med medlemmar från Tyskland, USA, Italien och Chile, fann också att denna gas var starkt bunden till galaxerna. Gasen är därför en källa som får de supermassiva svarta hålen att växa och stjärnbildningen att bli så intensiv.

 

Forskningen har varit möjlig tack vare den höga känsligheten hos MUSE på ESO:s VLT, som Farina menar har haft avgörande betydelse för förståelsen av kvasarerna. I framtiden kommer ESO:s Extremely Large Telescope (ELT) att ge forskarna ännu bättre detaljkunskaper om galaxer och supermassiva svarta hål under den första miljarden år efter Big Bang. "Med ELT:s ljusinsamlande förmåga kommer vi att kunna dyka ännu djupare i det tidiga universum och undersöka många fler av dessa kalla gasmoln, som omger de tidigaste galaxerna" avslutar Farina.

Mer information

Forskningsresultaten presenteras i ett kommande nummer av The Astrophysical Journal.

 

Forskarlaget består av Emanuele Paolo Farina (Max Planckinstitutet för astronomi [MPIA], Heidelberg, Tyskland och Max Planckinstitutet för astrofysik [MPA], Garching bei München, Tyskland), Fabrizio Arrigoni-Battaia (MPA), Tiago Costa (MPA), Fabian Walter (MPIA), Joseph F. Hennawi (MPIA och 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, Italy), 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 Planckinstitutet för extraterrest fysik, Garching bei München, Tyskland), och Lorenzo Busoni (INAF-Arcetri Astrophysical Observatory, Florence, Italy). 

 

ESO är Europas främsta mellanstatliga samarbetsorgan för astronomisk forskning och med råge världens mest produktiva astronomiska observatorium. Det har 16 medlemsländer: Belgien, Danmark, Finland, Frankrike, Irland, Italien, Nederländerna, Polen, 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 arbetar i infrarött ljus och är världens största kartläggningsteleskop och VST (VLT Survey Telescope) är det största teleskopet som konstruerats enbart för att kartlägga himlavalvet i synligt ljus. ESO är en huvudpartner i ALMA, världens hittills största astronomiska projekt. Och på Cerro Armazones, nära Paranal, bygger ESO det extremt stora 39-metersteleskopet för synligt och infrarött ljus, ELT. Det kommer att bli ”världens största öga mot himlen”.

Länkar

• Forskningsartikel
• Projektets webbsida
• Foton av 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-post: 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-post: pio@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 eso1921 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.