Afbeelding tegoed: SDSS
De verste bekende quasars laten zien dat sommige superzware zwarte gaten ontstonden toen het universum slechts 6 procent van zijn huidige leeftijd was, of ongeveer 700 miljoen jaar na de oerknal.
Hoe zwarte gaten van enkele miljard zonsmassa's zo snel in het zeer vroege heelal zijn ontstaan, is een mysterie dat astronomen met de Sloan Digital Sky Survey (SDSS) opwerpen. Ze hebben 13 van de oudste, verste quasars ontdekt die tot nu toe zijn gevonden.
"We hopen dat aantal de komende drie jaar minstens te verdubbelen", zegt Xiaohui Fan van het Steward Observatory van de Universiteit van Arizona in Tucson.
Fan leidde het SDSS-team dat de verre quasars ontdekte, compacte maar lichtgevende objecten waarvan wordt gedacht dat ze worden aangedreven door superzware zwarte gaten. De verste quasar, in het sterrenbeeld Grote Beer, is ongeveer 13 miljard lichtjaar verwijderd.
De oudste quasars roepen andere prikkelende vragen op over het vroege heelal. Fan sprak er vandaag (13 februari) over tijdens de jaarlijkse bijeenkomst van de American Association for the Advancement of Science in Seattle.
Het kinderuniversum was waterstof en helium.
'Maar we zien veel andere elementen rond die vroege quasars', zei Fan. 'We zien koolstof, stikstof, ijzer en andere elementen en het is niet duidelijk hoe deze elementen daar terecht zijn gekomen. Er is evenveel ijzer, evenredig met de populatie van die vroege systemen, als er in de nabije melkwegstelsels is. '
Astronomen schatten de huidige leeftijd van het heelal op 13,7 miljard jaar. Quasars in het vroege universum zagen er net zo volwassen uit als nabijgelegen sterrenstelsels die, net als de Melkweg, een paar miljard jaar na de oerknal ontstonden.
Ook ontdekten radioastronomen die met SDSS-onderzoekers samenwerkten koolmonoxide, een belangrijk onderdeel van moleculaire wolken, in de buurt van de oude quasars.
Al dit bewijs suggereert dat de eerste volwassen sterrenstelsels zich samen met de oude superzware zwarte gaten in het zeer vroege heelal hebben gevormd.
Hoewel kosmologen niet in paniek raken, moeten ze de theorie verfijnen om te verduidelijken wat er aan de hand is.
Fan en zijn collega's geloven dat de oudste quasars kunnen worden gebruikt om het einde van de kosmische donkere middeleeuwen en het begin van de kosmische renaissance te onderzoeken.
In de zogenaamde kosmische donkere middeleeuwen was het universum een koude, ondoorzichtige plek zonder sterren. Toen kwam er een kritieke fase waarin het universum een snelle overgang doormaakte. De eerste sterrenstelsels en quasars vormden zich in de Kosmische Renaissance en verwarmden het universum zodat het de plek werd die we vandaag zien.
Fan en zijn collega's denken dat sommige van hun oudst bekende quasars de kritieke overgang kunnen omvatten.
“Onze waarnemingen suggereren dat wat we tijdens deze overgang kunnen zien, is dat atomaire waterstof volledig geïoniseerd wordt. Dit ionisatieproces was een van de belangrijke processen die de eerste miljard jaar aan de gang waren. ”
De huidige waarnemingen beginnen net te onthullen wanneer en hoe dit ionisatieproces plaatsvond. Gegevens van verre quasars in combinatie met ander bewijs, zoals van de kosmische microgolfachtergrond, die relict-straling van de oerknal is, zullen de theorie gaan testen over hoe de eerste sterrenstelsels in het universum verschenen, zei Fan.
Het kan zijn dat de ruimtetelescoop met grote opening, de James Webb-ruimtetelescoop van 6,5 meter van NASA, nodig heeft om echt te ontdekken wat er is gebeurd tussen de kosmische donkere middeleeuwen en de kosmische renaissance, zei Fan.
Optische / infrarood telescopen op de grond kunnen geen objecten detecteren die rood zijn verschoven tot ver boven 6,5, merkte Fan op. Waterdamp in de atmosfeer van de aarde absorbeert langere infraroodgolflengten, dus er is een ruimtetelescoop voor nodig, waarschijnlijk met een groter diafragma dan dat van de NASA Spitzer-telescoop die nu om de aarde draait, om objecten te bestuderen bij roodverschuiving 7, 8 of 10 inch detail, zei Fan.
(De zogenaamde roodverschuiving is een fenomeen dat evenredig is met de snelheid van een hemellichaam dat wegrent van de aarde. De lijnen in het spectrum verschuiven naar langere, rode golflengten. Astronomen geloven nu dat de verste objecten zich met de hoogste snelheden van de aarde terugtrekken, dus hoe verder weg een object is, hoe groter het opnieuw verschuiven.)
Oorspronkelijke bron: UA News Release
