Eine künstlerische Darstellung von GNz7q. NASA/ESA, N. Bartmann
Die Anfänge unseres Universums, das ungefähr 13,8 Milliarden Jahre alt ist, waren eine sehr harte Zeit. Ständige galaktische Katastrophen und Umwälzungen waren die Norm. Jetzt haben Astronomen ein weit entferntes Objekt entdeckt: ein schnell wachsendes Schwarzes Loch, getauft GNz7q, von dem angenommen wird, dass es sich um ein supermassereiches Schwarzes Loch handelt, das ziemlich nahe am Urknall geboren wurde. Untersuchung eines solchen Objekts, dessen Eigenschaften von der NASA als " beschrieben wurden.ein entscheidendes „fehlendes Bindeglied“ zwischen jungen sternbildenden Galaxien und den ersten supermassereichen Schwarzen Löchern“ könnte Astronomen unschätzbare Erkenntnisse darüber bringen, wie unser Universum zu dem wurde, was es heute ist.
GNz7q, das vom Wissenschaftsteam identifizierte Objekt, entstand in der Zeit, die als „Cosmic Dawn“ bekannt ist, etwa 750 Millionen Jahre nach dem Urknall, der führenden Theorie für den Ausgangspunkt unseres Universums.
Die an der Studie beteiligten Wissenschaftler stammen aus der Zentrum der Kosmischen Dämmerung DAWN, ein Gemeinschaftsprojekt zwischen die Niels-Bohr-Institut, Universität Kopenhagen und Technische Universität Dänemark. Wie sie in ihrem Artikel erklären: „Ein staubiges, kompaktes Objekt, das Galaxien und Quasare in der kosmischen Morgendämmerung überbrückt,“ veröffentlicht in Natur, die Astronomen wusste, dass Simulationen vorhergesagt haben, dass Objekte wie das, das sie gefunden haben, möglich sind, aber dies ist das erste Mal, dass ein solches Objekt tatsächlich lokalisiert wurdeÜbergang zu unverdeckten leuchtenden Quasaren durch Ausstoßen von Gas und Staub", schreiben die Forscher in ihrer Arbeit.
Die Daten, die sie zur Lokalisierung von GNz7q verwendeten, stammten von das Hubble-Weltraumteleskop, gemeinsam verwaltet von ESA und NASA. Die Wissenschaftler schauten in der Zeit genauso viel zurück wie im Weltraum und entdeckten Phänomene aus viel früheren Tagen der Kosmosgeschichte, da Licht und Strahlung große Entfernungen zurücklegen müssen, um uns zu erreichen.
Das fehlende Glied finden
Seiji Fujimoto, Postdoktorand am Niels-Bohr-Institut der Universität Kopenhagen und Hauptautor der Veröffentlichung, glaubt, dass das von ihnen gefundene Objekt ein gesuchtes fehlendes Stadium in der Entwicklung supermassiver Schwarzer Löcher darstellt. „Das entdeckte Objekt verbindet zweiseltene Populationen von Himmelsobjekten, nämlich staubige Starbursts und leuchtende Quasare, und bietet damit einen neuen Weg zum Verständnis des schnellen Wachstums supermassiver Schwarzer Löcher im frühen Universum “erklärtFujimoto.
Laut gängige Theorien, Supermassereiche Schwarze Löcher werden sich laut Vorhersagen in den staubigen Kernen von schnell sternbildenden „Starburst“-Galaxien bilden, bis sie als hoch leuchtende Quasare auftauchen. Sowohl Starburst-Galaxien als auch leuchtende Quasare wurden im frühen Universum entdeckt. Aber bis jetzt gab es siekeine Beweise, die sie verbinden.
GNz7q liegt irgendwo zwischen einer solchen Starburst-Galaxie und einem Quasar. Die Wissenschaftler glauben, dass GNz7q in einer Galaxie geboren wurde, die mit einer extrem hohen Geschwindigkeit von etwa 1.600 Sonnenmassen pro Jahr Sterne bildet, viel schneller als in unserer Milchstraße.Dieser Prozess führt auch zur Entstehung und Erwärmung von kosmischem Staub, der im Infraroten leuchtet.
Im Allgemeinen sollte die Akkretionsscheibe eines massiven Schwarzen Lochs sowohl im UV- als auch im Röntgenlicht sehr hell. Aber diesmal, obwohl das Team hat UV-Licht mit Hubble nachgewiesen, Röntgenlicht war selbst mit einem der tiefsten Röntgendatensätze unsichtbar. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass der Kern der Akkretionsscheibe, aus dem die Röntgenstrahlen stammen, immer noch verdeckt ist, während der äußere Teil der Akkretionsscheibe, aus dem das UV-Licht stammt, sichtbar wird. Diese Interpretation besagt, dass GNz7q schnell istwachsendes Schwarzes Loch, das immer noch vom staubigen Kern seiner sternbildenden Wirtsgalaxie verdeckt wird.
Quasare sind astronomische Objekte von extrem hoher Leuchtkraft, wobei die hellsten von ihnen alle Sterne in den Galaxien überstrahlen, in deren Zentren sie sich befinden können. Wenn das Gas auf das Schwarze Loch zusteuert, wird es durch Reibung erhitzt, was zu einer enormen Leuchtkraft führt.
„Obwohl leuchtende Quasare bereits in den frühesten Epochen des Universums gefunden wurden, war die Übergangsphase des schnellen Wachstums sowohl des Schwarzen Lochs als auch seines sternenbrechenden Wirts in ähnlichen Epochen nicht gefunden worden,“ ausgearbeitet Außerordentlicher Professor Gabriel Brammer, Niels-Bohr-Institut, fügt hinzu: „Darüber hinaus stimmen die beobachteten Eigenschaften hervorragend mit den theoretischen Simulationen überein und deuten darauf hin, dass GNz7q das erste Beispiel für die Übergangsphase des schnellen Wachstums von Schwarzen Löchern im staubigen Sternkern ist.ein Vorfahre des späteren supermassiven Schwarzen Lochs.“
Weitere Entdeckung
Das Forschungsteam machte seinen Fund im Himmelsfeld Great Observatories Origins Deep Survey-North GOODS-North, das bereits ziemlich genau untersucht wurde. Die Entdeckung wurde dank eines viel detaillierteren Multi-Wellenlängen-Datensatzes möglich. Weiter hoch-Auflösungserhebungen werden wahrscheinlich helfen, mehr Objekte zu erkennen, wie GNz7q, mit besonderer Hoffnung auf die kürzlich gestartete NASA/ESA/CSA James Webb Weltraumteleskop, Das mächtigste Instrument der Menschheit, um weit in den Weltraum zu blicken.
„Mit dem James-Webb-Teleskop wird es möglich, diese Objekte vollständig zu charakterisieren und ihre Entwicklung und zugrunde liegende Physik viel detaillierter zu untersuchen. Sobald Webb im regulären Betrieb ist, wird es die Macht haben, entscheidend zu bestimmen, wie häufig diese schnell wachsenden Schwarzen Löcher wirklich sind,” Seiji Fujimoto teilte in a Pressemitteilung.
Warum ist das James-Webb-Teleskop so ein perfektes Werkzeug für diese Forschung? Als NASA erklärt, das JWST oder Webb, wie es manchmal auch genannt wird, ist eigentlich ein umlaufendes Infrarot-Observatorium. Sein erklärtes Ziel ist es, „die Entdeckungen des Hubble-Weltraumteleskops zu ergänzen und zu erweitern“, was es dank längerer Wellenlängenabdeckung und bemerkenswerter Empfindlichkeit erreichen wirdDas Sehen längerer Wellenlängen hilft Webb, „dem Beginn der Zeit viel näher zu blicken und nach der unbeobachteten Entstehung der ersten Galaxien zu jagen", beschreibt die NASA. Das Teleskop kann auch in Staubwolken blicken, in denen Sterne und Planetensysteme entstehen.