A rekorder fekete lyukat – mint
általában ezen objektumokat – a környezetére
gyakorolt hatása alapján fedezték fel. A fekete
lyukba beáramló gáz ugyanis rendkívüli mértékben
felmelegszik, s emiatt olyan intenzív sugárzást
bocsát ki, hogy óriási távolságokból
is detektálhatóvá válik. Az ilyen
hatalmas luminozitású fekete lyukaknak külön
nevük is van, kvazároknak hívjuk őket.
Az új objektumot a 3,6
méteres CFHT (Canada-France Hawaii Telescope) teleszkóppal
végzett, távoli kvazárokat felmérő
program, a CFHQS (Canada-France High-z Quasar Survey) során
találták. A felméréshez a távcső
ún. MegaPrime fókuszába elhelyezett MegaCam
eszközt használták, ami a világ legnagyobb, csillagászati célokra használt elektronikus kamerája. 40 darab, egyenként 9,5
megapixeles CCD érzékelőből áll, ezek közül
36 darabot használnak képalkotásra, 4 sorban 9-9
darabot. A teljes kamera összesen 340 millió pixelből
áll, ennek megfelelően az egy expozícióval rögzített
adatmennyiség is óriási, a becslések
szerint egy felvételen 10 milliónál is több
csillag és galaxis van. Az új kvazárrekordert a
29. sorszámú CCD mátrix rögzítette,
katalógusjelzése CFHQS J2329-0301, ami egyrészt
a felmérő programra, másrészt az objektum
koordinátáira, égbolton elfoglalt helyére
utal (esetünkben a Pisces csillagképben).
A három különböző
szűrővel (r’ (vörös), i’ (közeli infravörös)
és z’ (infravörös)) készült felvétel
kombinálásával nyert képen nyíl
mutatja a vörös színű kvazárt. A fenti
szűrőket kombinálva a képekről kimért színek érzékenyek a nagy vöröseltolódású
kvazárok jellemző színképi tulajdonságaira.
Az azonosítás után
a Chilében működő 8 méteres déli Gemini
teleszkóppal színképet is felvettek a kvazárról,
ez alapján határozták meg a pontos távolságát.
A hidrogén laboratóriumban 121 nm-en jelentkező emissziós vonala a 900 nm-en túli
tartományba tolódott el, így a kvazár
vöröseltolódása z=6,43-nak adódótt,
ami közel 13 milliárd fényéves távolságnak
felel meg. (A kozmológiai távolságok és a
vöröseltolódás kapcsolatáról
lásd korábbi cikkünket itt.)
Az eddigi távolságrekorder a 2003-ban
felfedezett SDSS J1148+5251 katalógusjelű volt, de ez 2 milliárd fényévvel közelebb van, mint a
CFHQS J2329-0301.
A 900 nm-en túlra eltolódott
hidrogén Lyman-α vonal a CFHQS J2329-0301 spektrumában (1 nm=10 Å). 900 nm-nél rövidebb hullámhosszakon szinte mindent elnyeltek a kvazár előtt elhelyezkedő és semleges
hidrogént tartalmazó felhők. Ez magyarázza az objektum vörös színét is.
Mivel a jelenlegi elképzelések
szerint az Ősrobbanás körülbelül 13,7 milliárd
évvel ezelőtt következett be, az új kvazár
13 milliárd fényéves távolsága azt
is jelenti, hogy a most detektált sugárzás
kevesebb mint 1 milliárd évvel az Ősrobbanás
után indult el felénk. Ez az "időutazás" tehát lehetőséget teremt arra is, hogy bepillantást
nyerjünk az Univerzum távoli múltjába.
A kvazár nagyon fényes,
így abszorpciós színképének elemzésével
lehetőség nyílhat az előtte lévő gáz
tulajdonságainak megállapítására
is. A kutatók elsősorban a hidrogén abszorpciós
vonalait keresik annak eldöntésére, hogy a korai
Univerzumban milyenek voltak az ionizációs viszonyok,
azaz az atomok többsége neutrális volt-e, vagy
inkább az ionizáció volt jellemző. Ez azért
rendkívül fontos kérdés, mert az elméletek
szerint az Ősrobbanás utáni első 1 milliárd év
nagy részében az Univerzum még sötét
volt, mivel nem alakultak még ki csillagok és
galaxisok, az anyag pedig neutrális állapotban volt.
Körülbelül 1 milliárd év elteltével felgyúltak az első csillagok, kialakultak az
első galaxisok, s fényük újra ionozálta az
atomokat (ún. reionizáció). Ezen folyamat
megértése és időrendjének felvázolása
a mai asztrofizika egyik legfontosabb problémája. Az új
kavazár esetében tehát további
megfigyelések szükségesek az előtte lévő
gáz ionizációs viszonyainak tisztázására.
A becslések szerint a kvazárt "üzemeltető" fekete lyuk gigantikus méretű, tömege
eléri az 500 millió naptömeget. Ez azonban felvet
egy újabb problémát is, ugyanis az elméletek
szerint a fekete lyukak növekedése hosszú
folyamat, tehát nem világos, hogyan jöhetett létre
ilyen nagy tömegű lyuk az Univerzum életének
ilyen korai szakaszában. Különösen érdekes kérdés, hogy milyen tulajdonságokkal bír a kvazár anyagalaxisa, ennek megválaszolásához azonban további mérésekre lesz szükség.
A CFHQS program sikerére
jellemző, hogy a projekt félidejéig négy darab
z>6 vöröseltolódású kvazárt
találtak. Az új felfedezés azt is
megmutatta, hogy a közepes méretű teleszkópok hatékonyan használhatók a felmérő
programokhoz, míg a 8 méter feletti távcsövek
feladata a felfedezés utáni megerősítés és részletes vizsgálatok elvégzése.
Forrás: CFHT News Release, 2007.06.07.
