Astronomer har med hjälp av teleskopet vid Gemini North och radioteleskopnätverket LOFAR upptäckt den största jetstråle som hittills observerats i det tidiga universum. Denna gigantiska stråle sträcker sig över minst 200 000 ljusår, vilket är dubbelt så mycket som Vintergatans diameter. Upptäckten ger nya insikter om när de första jetstrålarna formades och hur de påverkade galaxernas utveckling.
Supermassiva svarta hål och galaktiska jetstrålar
Astronomiska observationer har sedan länge visat att de flesta galaxer har ett supermassivt svart hål i sitt centrum. När gas och stoft dras in mot dessa hål genereras enorma mängder energi genom friktion. Detta skapar ljusstarka kärnor, så kallade kvasarer, som i sin tur kan avge högenergiska jetstrålar. Dessa strålar, som kan observeras med radioteleskop, är relativt vanliga i vårt lokala universum, men har varit svåra att upptäcka i det tidiga universum – fram tills nu.
Med LOFAR kunde forskare identifiera en dubbelriktad jetstråle från en avlägsen kvasar, J1601+3102, som bildades när universum var mindre än 1,2 miljarder år gammalt. Strålen är den största som någonsin observerats från denna period i universums historia. Uppföljande observationer med det infraröda spektrografinstrumentet GNIRS på Gemini North samt med Hobby Eberly-teleskopet bekräftade jetstrålens omfattning och egenskaper.
En liten kvasar med en jättelik jetstråle
För att förstå kvasarens historia analyserade forskarteamet dess svarta håls massa och hur snabbt det samlar in materia. De mätte särskilt en ljussignal, känd som den breda magnesiumemissionslinjen (MgII). På grund av universums expansion förskjuts denna signal från ultraviolett till infrarött ljus, vilket gör den synlig för instrument som GNIRS.
J1601+3102:s supermassiva svarta hål har en massa motsvarande 450 miljoner solar. Detta är relativt litet jämfört med andra supermassiva svarta hål som driver kvasarer. Strålarna är också asymmetriska i ljusstyrka och längd, vilket antyder att deras omgivning påverkar dem.
Kosmisk bakgrundsstrålning och tidiga jetstrålar
En möjlig anledning till att tidigare stora jetstrålar inte har observerats i det tidiga universum är närvaron av den kosmiska bakgrundsstrålningen, en rest från Big Bang. Denna strålning tenderar att dämpa radioljus från avlägsna objekt. Den nya upptäckten är dock så extrem att den lyckas lysa igenom denna dämpning, vilket visar vikten av att kombinera data från flera olika typer av teleskop.
Genom samarbete mellan Gemini North, LOFAR och Hobby Eberly-teleskopet har forskare tagit ett betydande steg mot att förstå de mekanismer som driver kvasarer och jetstrålar i universums tidiga skeden. Denna typ av forskning öppnar för ytterligare undersökningar om vilka förhållanden som krävs för att skapa dessa enorma strukturer.
Forskningen publicerades i atikeln Monster Radio Jet (>66 kpc) Observed in Quasar at z ∼ 5 i The Astrophysical Journal Letters frn 6 februari och markerar ett genombrott i vår förståelse av det tidiga universum. Nästa steg blir att undersöka fler liknande objekt för att fördjupa kunskapen om kvasarernas och jetstrålarnas roll i den kosmiska utvecklingen. Denna artikel i Aurora bygger i huvudsak på en artikel från NOIRLab.
Läs gärna Auroras andra artiklar om kvasarer och galaxer med jetstrålar.
