Quasars zijn enkele van de helderste objecten in het heelal. De helderste zijn zo helder dat ze een biljoen sterren overtreffen. Maar waarom? En wat vertelt hun helderheid ons over de sterrenstelsels waarin ze zich bevinden?
Om te proberen die vraag te beantwoorden, keek een groep astronomen nog eens naar 28 van de slimste en dichtstbijzijnde quasars. Maar om hun werk te begrijpen, moeten we een beetje teruggaan, te beginnen met superzware zwarte gaten.
Een superzwaar zwart gat (SMBH) is een zwart gat met meer dan een miljoen zonsmassa's. Ze kunnen ook veel groter zijn dan dat; tot miljarden zonsmassa's. Een van deze entiteiten bevindt zich in het centrum van de meeste sterrenstelsels, met uitzondering van dwergstelsels en dergelijke.
Ze zijn het resultaat van de gravitatie-ineenstorting van een massieve ster en ze bezetten een bolvormig stuk ruimte waaruit niets, zelfs geen licht, kan ontsnappen.
De Melkweg heeft een van deze SMBH's. Het heet Boogschutter A-ster (Sgr A *) en het is ongeveer 2,6 miljoen zonsmassa's. Maar Sgr A * is nogal kalm voor een SMBH. Andere SMBH's zijn veel actiever en worden actieve galactische kernen (AGN) genoemd.
In een AGN is het zwarte gat actief materie aan het verzamelen en vormt het een torus van gas dat opwarmt. Daarbij zendt het gas elektromagnetische straling uit, die we kunnen zien. AGN's kunnen straling uitzenden over het hele elektromagnetische spectrum.
Er zijn subklassen van AGN's en een nieuwe studie is gericht op een van die subklassen die quasars worden genoemd. Een quasar is het krachtigste type AGN en ze kunnen schijnen met het licht van een biljoen zonnen. Maar sommige van deze quasars zijn verborgen achter hun eigen torus, die ons zicht belemmert. In onderzoeken naar quasars worden deze genegeerd of weggelaten, omdat ze moeilijk te zien zijn.
Maar dat schept een probleem, omdat als we ze weglaten uit de populatie van quasars, we mogelijk iets missen. Het betekent ook dat een van de centrale vragen rond quasars mogelijk niet goed wordt beantwoord.
De vraag is echt veelzijdig: worden deze extreem heldere AGN aangedreven door matige aangroei op extreem grote zwarte gaten? Of worden ze aangedreven door extreme aangroei op meer gematigde zwarte gaten? Of misschien is er iets anders aan de hand. Worden ze aangedreven door een gaststelsel dat overgaat van een stervormend sterrenstelsel naar iets kalmer dan een elliptisch sterrenstelsel? Door de moeilijk te zien quasars te negeren of weg te laten, wordt het moeilijk om antwoorden te vinden.
Een team van astronomen keek naar 28 AGN die zowel in de buurt waren als de lichtste. De meesten bevonden zich in elliptische sterrenstelsels. Het enige criterium om ze te kiezen was de intense activiteit in hun kernen. Hun radio-emissie omvat tienduizenden factoren en hun massa's bestrijken ook een breed scala. De astronomen wilden nagaan of deze heldere AGN nog andere onderscheidende eigenschappen had die hen zouden onderscheiden van een minder heldere AGN.
Wat hebben ze gevonden?
Dit zijn enkele intrigerende en verrassende resultaten in deze studie. Sommige resultaten lijken overeen te komen met andere onderzoeken, terwijl sommige tegen de stroom in gaan.
- Het team heeft geen afbeeldingen voor alle gaststelsels in hun studie, maar degenen waarvoor ze wel afbeeldingen hebben, zijn allemaal elliptische sterrenstelsels, of op zijn minst door bobbels gedomineerde morfologieën. Dat staat in contrast met andere onderzoeken naar quasars met een lagere helderheid, en ook met de verwachting dat tenminste enkele van de 28 gaststelsels spiralen zouden zijn.
- De gaststelsels beslaan een vrij groot aantal massa's, met een concentratie van relatief hoge massa's. Deze hogere massa's en de hoge lichtsterkte vallen samen met de transformatie van actieve stervormende sterrenstelsels naar rustiger, bolvormige sterrenstelsels.
- Er is een grote diversiteit aan radio-emissies in de 28 gekozen AGN, wat betekent dat er geen "duidelijke en robuuste bepalende kenmerken zijn voor ons type bronnen", zoals ze in hun conclusie zeggen.
- Het bereik in helderheid van röntgenstralen en massa's van zwarte gaten kan geen verklaring bieden voor het enorme bereik van helderheid van radiogolven.
- De meest lichtgevende en verduisterde bronnen in de steekproef worden niet aangedreven door zwarte gaten met een lage massa met hoge accretiesnelheden, of door zwarte gaten met een grote massa met lagere accretiesnelheden.
In de conclusie van hun paper vatten de auteurs hun bevindingen samen, en het lijkt erop dat er voorlopig geen duidelijke verklaring is voor deze meest stralende quasars die schijnen met het licht van een biljoen sterren.
“We ontdekken dat als een groep, onze steekproef van enkele van de meest lichtgevende verduisterde AGN in BASS / DR1 geen onderscheidende eigenschappen vertoont met betrekking tot hun zwarte gatmassa's, Eddington-verhoudingen en / of stellaire massa's van hun gaststelsels. "
Ze wijzen er ook op dat de gaststelsels meestal allemaal elliptisch zijn, een verrassende vondst. Als deze bevinding kan worden bevestigd door andere onderzoekers, "... kan dit enig indirect bewijs leveren ter ondersteuning van het populaire idee dat tijdperken van intense SMBH-groei verband houden met de transformatie van sterrenstelsels van (stervormende) schijven naar (gedoofde) elliptische stelsels ( dwz door grote fusies). ”
Er zijn 21 onderzoekers achter deze studie, bij instellingen zoals het Harvard en Smithsonian Center for Astrophysics, Tel-Aviv University, Kyoto University, JPL, de Naval Observatory, de ESO en vele anderen. De gegevens voor hun onderzoek zijn afkomstig van de 70 maanden durende Swift / BAT all-sky survey en met waarnemingen met behulp van de Keck, VLT en Palomar observatoria. De studie is getiteld "BAT AGN Spectroscopic Survey - XIII. De aard van de meest lichtgevende verduisterde AGN in het universum met lage roodverschuiving. ” Het is gepubliceerd in de Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Meer:
- Persbericht: De aard van verduisterde actieve galactische kernen
- Onderzoekspaper: BAT AGN Spectroscopic Survey - XIII. De aard van de meest lichtgevende verduisterde AGN in het universum met lage roodverschuiving
- Space Magazine: hoe kunnen zwarte gaten schijnen?
