Kozmikus szörnyetegek gyermekkora

647

A legnagyobb tömegű és legaktívabb fekete lyukak, az ún. kvazárok az aktív galaxisok magjaiban (AGN) találhatók, s általában egy fánk alakú, porból és gázból álló struktúra veszi körül őket, melynek anyaga egyben táplálja is ezeket a kozmikus szörnyetegeket. Az elképzelések szerint azonban a Világegyetem mai, poros állapotával ellentétben az ősi Univerzumban egyáltalában nem létezett még por, ami egyben azt is jelenti, hogy az első, primitív kvazárok környezetében sem volt. Ilyen "makulátlan" kvazárt mostanáig senki sem látott, a Spitzer űrteleszkóp segítségével azonban most kettőt is sikerült azonosítani tőlünk 13 milliárd fényév távolságban.

Fantáziarajz egy ősi primitív fekete lyukról, ami egy csillagokban gazdag fiatal galaxis centrumában foglal helyet. Egy akkréciós korongban gáz örvénylik körülötte, nincs azonban a környezetében por, ami egyébként egy fánk alakú jellegzetes struktúrába rendeződne.
[NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (SSC)]

A J0005-0006 és a J0303-0019 katalógusjelű objektumokat először az optikai tartományban azonosították az SDSS (Sloan Digital Sky Survey) alapján Xiaohui Fan (University of Arizona) vezetésével. Később az ultraibolya tartományban, illetve a Chandra űrobszervatóriummal a röntgentartományban is megfigyelték őket. Mindegyik felsorolt sugárzás a kvazár anyagelnyelési folyamatának eredményeként keletkezik. Ennek során a kibocsátott energia mennyisége olyan óriási, hogy ezek az objektumok egészen a Világegyetem megfigyelhető határáig detektálhatók.

A két kvazárt – 19 másik mellett – a korábbi csapat egyik tagja, Linhua Jiang (University of Arizona) vezetésével kezdték el észlelni 2006-ban a Spitzerrel az infravörös tartományban. Ekkor még úgy tűnt, hogy a legtávolabbi kvazárok közül válogatott célobjektumok közül egyik sem tűnik ki semmivel a többiek közül, illetve mindegyikre illik a kvazárokról alkotott kép. A három évet átfogó megfigyeléssorozat eredményeként azonban kiderült, hogy a 21-ből ez csak 19 objektumra igaz, a J0005-0006 és a J0303-0019 ugyanis nem mutat semmiféle, por jelenlétére utaló jelet. Fan szerint ezek a fekete lyukak akkor jöttek létre – kevesebb, mint 1 milliárd évvel az Ősrobbanás után -, amikor az Univerzum még pormentes volt. A por kialakulásához szükséges molekulák ugyanis csak később, az első csillagok működésének eredményeként jelentek meg.

A J0005-0006 spektrális energiaeloszlásában nem figyelhető meg a porból álló tórusz jelenlétére utaló infravörös többletsugárzás, ami viszont zöld színnel jelölten jól látható egy tipikusnak mondható másik kvazár, a J0842+1218 energieloszlásában.
[NASA/JPL-Caltech/University of Arizona]

A többi, poros kvazár elemzése alapján a kutatócsoport arra a következtetésre jutott, hogy a körülöttük található forró por mennyisége a fekete lyuk tömegével együtt nő. Ahogyan ugyanis a fekete lyuk növekszik, a pornak egyre több ideje van, hogy kondenzálódjon körülötte. A J0005-0006 és a J0303-0019 magjában található fekete lyukak azonban a korai Univerzum legkisebb tömegű ilyen objektumai, s ez is azt jelzi, hogy még nagyon fiatalok, fejlődésük azon fázisában vannak, mikor még egyáltalán nincs por a környezetükben.

Az eredményeket részletező szakcikk a Nature magazin 2010. március 18-i számában jelent meg.

Forrás:

Hozzászólás

hozzászólás