Így nőhettek hatalmasra az univerzum masszív szörnyetegei

Kategória: 

Az ESO VLT távcsőegyüttesével az Univerzum néhány legkorábbi galaxisa körül hideg gázból álló halókat találtak. Ezek a gázburkok tökéletes „táplálékforrásai" a jelenleg 12,5 milliárd évvel ezelőtti állapotukban megfigyelhető galaxisok centrumaiban elhelyezkedő szupernagy tömegű fekete lyukaknak. Ez a fajta „élelmiszerraktár" megmagyarázhatja, hogy az Univerzum történetének legkorábbi szakaszában (Kozmikus Hajnal) hogyan növekedhettek olyan gyorsan ezek az űrszörnyetegek.

„Először vagyunk képesek annak bizonyítására, hogy az ősi galaxisok környezetében elegendő mennyiségű anyag volt nemcsak a fekete lyukak növekedésének fedezésére, de a csillagkeletkezés élénk ütemének fenntartására is" – mondja Emanuele Paolo Farina (Max Planck Institut für Astronomie, Heidelberg, Németország), a The Astrophysical Journal című folyóiratban ismertetett kutatás vezetője.

„Az eredmény kulcsfontosságú darabbal járul hozzá ahhoz a kirakós játékhoz, amelyet a csillagászok próbálnak összeállítani a kozmikus struktúrák 12 milliárd évvel ezelőtti kialakulásáról."

FORRÁS: WIKIMEDIA COMMONS

A csillagászokat már régóta érdekli, hogy a szupernagy tömegű fekete lyukak hogyan tudtak olyan nagyra nőni már az Univerzum történetének legkorábbi szakaszában. „Ezeknek az ősi, több milliárd naptömegű objektumoknak a létezése nagy rejtély" – folytatja Farina, aki a Max Planck Institut für Astrophysik (Garching bei München) munkatársa is. Ehhez a valószínűleg az első csillagok kollapszusából létrejött első fekete lyukaknak nagyon gyorsan kellett növekedniük.

Eddig azonban a csillagászoknak nem sikerült ezt a gyors növekedést magyarázó „feketelyuk-étket" – gázt és port – elegendő mennyiségben azonosítaniuk.

Az illusztráció egy gázhalóval övezett kvazárt mutat a korai Univerzumban. A narancssárga kvazár két nagy energiájú kifúvásból, és a középpontjában helyet foglaló, porkoronggal körülvett szupernagy tömegű fekete lyukból áll. A halványan fénylő hidrogéngáz alkotta halót kék szín

A helyzetet tovább bonyolítja, hogy az ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) antennarendszerrel végzett korábbi megfigyelések alapján rengeteg port és gázt detektáltak ezekben a korai galaxisokban, ami fenntartotta a gyors csillagkeletkezést. Ezek az ALMA-észlelések azt sugallták, hogy a fekete lyukak táplálására csak kis mennyiség maradhatott vissza.

A rejtély megoldására Farina és munkatársai az ESO chilei Atacama-sivatagban található VLT távcsőegyüttesének MUSE műszerével kvazárokat, a nagy tömegű galaxisok centrumát elfoglaló szupernagy tömegű fekete lyukak által működtetett rendkívüli fényességű objektumokat vizsgáltak. A felmérés 31 kvazárra terjedt ki, amelyeket ma olyan állapotukban láthatunk, amilyenek 12,5 milliárd évvel ezelőtt voltak, akkor, amikor az Univerzum még szinte csecsemő, mindössze 870 millió éves volt.

Ez az egyik legnagyobb, átfogóan vizsgált kvazárminta az Univerzum történetének korai szakaszából.

A kép az ESO VLT távcsőegyüttesének MUSE műszere által megfigyelt egyik gázhalót mutatja egy összeolvadó galaxispárnak az ALMA antennarendszerrel korábban rögzített képére montírozva. A hidrogéngáz alkotta nagy kiterjedésű halót kék szín, míg az ALMA-adatokat narancssárga szín jelzi

A kutatók azt találták, hogy 12 kvazárt övezett hatalmas gáztároló: hideg, sűrű hidrogéngáz alkotta haló, amelynek tömege több milliárd naptömeg, és a központi fekete lyuktól százezer fényév távolságig terjed. A németországi, egyesült államokbeli, olaszországi és chilei kutatókból álló csapat azt is megállapította, hogy ezek a gázhalók szorosan kötődnek a galaxisokhoz, tökéletes „táplálékforrást" biztosítva a szupernagy tömegű fekete lyukak növekedéséhez és a heves csillagkeletkezéshez is.

A kutatás sikere nagyban köszönhető az ESO VLT távcsőegyüttesén működő MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer) műszer kiváló érzékenységének, amely Farina szavaival élve "új szintet" hozott a kvazárok kutatásában.

Célpontonként néhány óra alatt a fiatal Univerzumban található legnagyobb tömegű és legfalánkabb fekete lyukak környezetének mélyére áshattunk

– teszi hozzá. Bár a kvazárok fényesek, az őket övező gáztározókat sokkal nehezebb észlelni. A MUSE azonban képes volt detektálni a halókat alkotó hidrogéngáz halvány fénylését, lehetővé téve, hogy a csillagászok fellebbentsék a fátylat a korai Univerzum szupernagy tömegű fekete lyukait tápláló anyagról.

A VLT

A jövőben az ESO Rendkívül Nagy Távcsöve (ELT) segít majd a kutatóknak további részleteket feltárni a galaxisok és a szupernagy tömegű fekete lyukak viselkedéséről az ősrobbanást követő néhány milliárd évben.Az ELT képességeivel még mélyebbre pillanthatunk a korai Univerzumba, hogy még több hasonló gázfelhőt találjunk"– fejezi be Farina.

Forrás: 
ORIGO