Bildekreditt: SDSS
De mest kjente kvasarene viser at noen supermassive sorte hull dannet seg da universet bare var 6 prosent av sin nåværende alder, eller omtrent 700 millioner år etter big bang.
Hvordan sorte hull på flere milliarder solmasser dannet seg så raskt i det ganske tidlige universet, er ett mysterium oppdratt av astronomer med Sloan Digital Sky Survey (SDSS). De har oppdaget 13 av de eldste, fjerneste kvasarene som er funnet.
"Vi håper å minst doble antallet i løpet av de neste tre årene," sa Xiaohui Fan fra University of Arizona Steward Observatory i Tucson.
Fan ledet SDSS-teamet som oppdaget de fjerne kvasarene, som er kompakte, men lysende gjenstander som antas å være drevet av supermassive sorte hull. Den fjerneste kvasaren, i stjernebildet Ursa Major, er omtrent 13 milliarder lysår unna.
De eldste kvasarene reiser andre fristende spørsmål om det tidlige universet. Fan snakket om det i dag (13. februar) på American Meeting for the Advancement of Science årsmøte i Seattle.
Spedbarnsuniverset var hydrogen og helium.
"Men vi ser mange andre elementer rundt de tidlige kvasarene," sa Fan. "Vi ser bevis på karbon, nitrogen, jern og andre elementer, og det er ikke klart hvordan disse elementene kom dit. Det er like mye jern, proporsjonalt med befolkningen i de tidlige systemene, som i modne galakser i nærheten. ”
Astronomer estimerer universets nåværende alder til 13,7 milliarder år. Kvasarer i det tidlige universet så like modne ut som nærliggende galakser som i likhet med Melkeveien dannet seg et par milliarder år etter big bang.
Også radioastronomer som samarbeidet med SDSS-forskere oppdaget karbonmonoksid, en nøkkelkomponent i molekylære skyer, nær de gamle kvasarene.
Alt dette tyder på at de første modne galaksene dannet seg rett sammen med de gamle supermassive sorte hullene i det aller tidlige universet.
Selv om kosmologer ikke er i panikk, må de avgrense teorien for å tydeliggjøre hva som skjer.
Fan og kollegene hans tror de eldste kvasarene kan brukes til å undersøke slutten av den kosmiske mørke alderen og begynnelsen av den kosmiske renessansen.
I såkalte Cosmic Dark Ages var universet et kaldt, ugjennomsiktig sted uten stjerner. Så kom en kritisk fase der universet gikk gjennom en rask overgang. De første galakser og kvasarer som ble dannet i den kosmiske renessansen, oppvarmet universet slik at det ble stedet vi ser i dag.
Fan og hans kolleger tror noen av deres eldste kjente kvasarer kan spenne over den kritiske overgangen.
Våre observasjoner antyder at det vi kan se under denne overgangen er at atomisk hydrogen blir fullstendig ionisert. Denne ioniseringsprosessen var en av de viktige prosessene som foregikk i løpet av de første en milliard årene. ”
Aktuelle observasjoner har nettopp begynt å avsløre når og hvordan denne ioniseringsprosessen skjedde. Data fra fjerne kvasarer kombinert med andre bevis, for eksempel fra den kosmiske mikrobølgebakgrunnen, som er reliksjonsstråling fra big bang, vil begynne å teste teori om hvordan de første galaksene dukket opp i universet, sier Fan.
Det kan ta det store teleskopet med stor blenderåpning, NASAs 6,5 meter James Webb romteleskop, for å virkelig utforske hva som skjedde mellom den kosmiske mørke alderen og den kosmiske renessansen, sa Fan.
Optiske / infrarøde bakkebaserte teleskoper kan ikke oppdage objekter som er rødt forskjøvet mye utover 6,5, bemerket Fan. Vanndamp i jordas atmosfære absorberer lengre infrarøde bølgelengder, så det vil ta et rombasert teleskop, sannsynligvis med en blenderåpning større enn NASA Spitzer-teleskopet som nå går i bane rundt Jorden, for å studere objekter på rødskift 7, 8 eller 10 i detalj, sa Fan.
(Såkalt rødforskyvning er et fenomen som er proporsjonalt med hastigheten til en himmelsk gjenstand som farer bort fra Jorden. Linjene i spekteret skifter mot lengre, røde bølgelengder. Astronomer mener nå at de fjerneste objektene trekker seg tilbake fra Jorden med de høyeste hastighetene, så jo lenger borte et objekt er, jo større er det omskiftet.)
Originalkilde: UA News Release
