Relativistische Windböen von einem entfernten Quasar

Ein Forschungsteam unter der Leitung des Nationalen Instituts für Astrophysik (Inaf) und der Universität Triest hat erneut die sehr weit entfernten und energiereichen relativistischen Winde genutzt, die von einem entfernten, aber ausgesprochen aktiven Quasar (einem der hellsten bisher entdeckten) erzeugt werden. In einer heute in der Zeitschrift veröffentlichten Studie Das Astrophysikalische Journal Es wird über die erste Beobachtung der Wechselwirkung zwischen dem Schwarzen Loch und dem Quasar der Heimatgalaxie während der Anfangsphasen des Universums vor etwa 13 Milliarden Jahren bei verschiedenen Wellenlängen berichtet. Zusätzlich zu den Hinweisen auf einen vom Schwarzen Loch erzeugten Gassturm entdeckten die Autoren der Studie zum ersten Mal einen Gashalo, der sich weit über die Galaxie hinaus erstreckte, was auf das Vorhandensein von Material schließen lässt, das aus der Galaxie selbst durch vom Schwarzen Loch erzeugte Winde ausgestoßen wurde Loch. Schwarzes Loch.

Der Galaxie-Protagonist der Studie ist J0923+0402, ein Objekt, das sehr weit von uns entfernt ist – um genau zu sein, Rotverschiebung z = 6,632 (d. h. die Strahlung, die wir beobachten, wurde emittiert, als das Universum weniger als eine Milliarde Jahre alt war) – mit einem Quasar im Zentrum. Quasarlicht entsteht, wenn sich galaktisches Material rund um das supermassereiche Schwarze Loch in einer Akkretionsscheibe sammelt. Tatsächlich erwärmt sich die Materie, wenn sie sich dem Schwarzen Loch nähert und dann von diesem verschluckt wird, und sendet große Mengen heller Strahlung im sichtbaren und ultravioletten Licht aus.

„Die gemeinsame Nutzung von Multiband-Beobachtungen hat es ermöglicht, in a Reichweite von sehr großen räumlichen Maßstäben und von den kernreichsten Regionen bis zum zirkumgalatischen Medium, der am weitesten entfernte Quasar mit Kernwindmessung und der ausgedehnteste Gashalo – etwa 50.000 Lichtjahre – der in fernen Zeiten entdeckt wurde“, sagt er Manuela BischettiErstautor der Studie und Forscher am INAF und der Universität Triest.

Die im Artikel beschriebenen Daten sind das Ergebnis der Zusammenarbeit von Forschungsgruppen, die sich mit verschiedenen Frequenzen des elektromagnetischen Spektrums befassen. In erster Linie Der X-Shooter-Spektrograph, der am Very Large Telescope (VLT) der ESO installiert ist, hat im Fachjargon Materieausbrüche eingefangen Bal Winde (Zwanzigerjahre mit breiten Absorptionslinien, auf Englisch breite Absorptionslinie), die in der Lage sind, relativistische Geschwindigkeiten von bis zu Zehntausenden Kilometern pro Sekunde zu erreichen und ihre Eigenschaften zu messen und zu berechnen. Die leistungsstarken chilenischen Antennen von ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array der ESO), die Frequenzen von 242 bis 257 GHz aus der Morgendämmerung des Kosmos empfangen, wurden aktiviert, um im kalten Gas der Bal-Winde nach dem Gegenstück zu suchen und herauszufinden, ob sie ausgedehnt sind jenseits der Skala der Galaxie.

„Die Bal sind Winde, die im ultravioletten Spektrum des Quasars beobachtet werden, das wir aufgrund der großen Entfernung von uns bei optischen und nahen Infrarotwellenlängen sehen“, erklärt Bischetti. „Um diese Beobachtungen zu machen, verwendeten wir den X-Shooter-Spektrographen des Very Large Telescope. Den Bal dieses Quasars hatten wir bereits vor zwei Jahren entdeckt. Das Problem ist, dass wir nicht wussten, wie viel Energie es war. Dieser Bal-Wind ist ein heißer Gaswind (Zehntausende Grad), der sich mit Zehntausenden km/s bewegt. Gleichzeitig haben Almas Millimeterbandbeobachtungen es uns ermöglicht, zu verstehen, was in der Galaxie und um sie herum geschieht, indem wir sehen, was mit dem kalten Gas (einige hundert Grad) passiert. Wir fanden heraus, dass sich der Wind auch auf der Skala der Galaxie ausdehnt (allerdings mit geringerer Geschwindigkeit, 500 km/s. Das ist zu erwarten, da der Wind mit zunehmender Ausdehnung langsamer wird), was uns zu der Annahme veranlasste, dass dieser Mega-Gashalo von der Galaxie erzeugt wurde Material, das die Winde aus der Galaxie vertrieben haben.

Die Position der Energiequelle wurde dann zunächst durch die Hyper Suprime-Cam (Hsc), eine gigantische Kamera, die am Subaru-Teleskop installiert und vom National Astronomical Observatory of Japan (Naoj) entwickelt wurde, „verewigt“, und zwar mit einer viel genaueren Methode Messung – mit NirCam, einer Infrarotkamera, die am James Webb Space Telescope (JWST, der Weltraumagenturen NASA, ESA und CSA) installiert ist. „Dieser Quasar wird von Jwst in Zukunft erneut beobachtet, um sowohl den Wind als auch den Halo besser zu untersuchen“, kündigt Bischetti an.

„Wir haben uns gefragt, ob die Aktivität des Schwarzen Lochs liegt“, erläutert der Forscher weiter den Grund dafür Umfrage, „könnte einen Einfluss auf die Anfangsstadien der Galaxienentwicklung haben und durch welche Mechanismen dies geschieht.“ Die erfolgreiche Kombination von Multibanddaten vom optischen und nahen Infrarotbereich zur Messung der Eigenschaften des Schwarzen Lochs und dessen, was im Kern der Galaxie passiert – bis hin zu Millimeterbandbeobachtungen – zur Untersuchung dessen, was innerhalb und um die Galaxie herum geschieht.“ Die durchgeführten Messungen, fügt er hinzu, „sind im lokalen Universum Routine, aber diese Ergebnisse wurden noch nie zuvor erzielt.“ Rotverschiebung z > 6″.

„Unsere Studie hilft uns zu verstehen, wie Gas von Galaxien im jungen Universum ausgestoßen oder eingefangen wird und wie Schwarze Löcher wachsen und die Entwicklung von Galaxien beeinflussen können.“ Wir wissen, dass das Schicksal von Galaxien wie der Milchstraße eng mit dem von Schwarzen Löchern verknüpft ist, da diese galaktische Stürme erzeugen können, die die Bildung neuer Sterne zum Erliegen bringen können. „Das Studium der Urzeitalter ermöglicht es uns, die Anfangsbedingungen des Universums zu verstehen, das wir heute sehen“, schließt Bischetti.

Mehr wissen:

• Weiter lesen Das Astrophysikalische Journal der Artikel „Mehrphasige Rückkopplung von Schwarzen Löchern und ein helles [CII] Halo in einem Lo-BAL-Quasar bei z∼6,6“, von Manuela Bischetti, Hyunseop Choi, Fabrizio Fiore, Chiara Feruglio, Stefano Carniani, Valentina D’Odorico, Eduardo Bañados, Huanqing Chen, Roberto Decarli, Simona Gallerani, Julie Hlavacek-Larrondo , Samuel Lai, Karen M. Leighly, Chiara Mazzucchelli, Laurence Perreault-Levasseur, Roberta Tripodi, Fabian Walter, Feige Wang, Jinyi Yang, Maria Vittoria Zanchettin und Yongda Zhu