Persbericht
ESO-waarnemingen tonen het ontbijt van een zwart gat in het vroege heelal
19 december 2019
Astronomen die gebruik maken van ESO’s Very Large Telescope hebben voorraden van koel gas waargenomen rond enkele van de vroegste sterrenstelsels in het heelal. Deze gashalo’s zijn het perfecte voedsel voor superzware zwarte gaten in het centrum van deze stelsels, die we nu waarnemen zoals ze er meer dan 12,5 miljard jaar geleden uitzagen. Deze voedselvoorraad kan verklaren waarom deze kosmische monsters zo snel konden groeien tijdens de periode die ook wel de kosmische dageraad wordt genoemd.
‘We kunnen nu voor het eerst aantonen dat de eerste sterrenstelsels genoeg voedsel in hun omgeving hebben om zowel de groei van superzware zwarte gaten als de snelle vorming van sterren gaande te houden’, zegt Emanuele Paolo Farina van het Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg, Duitsland, die leiding gaf aan het onderzoek waarvan de resultaten vandaag in de Astrophysical Journal zijn gepresenteerd. ‘Dit voegt een belangrijk stukje toe aan de puzzel van de vorming van de kosmische structuren, die meer dan 12 miljard jaar geleden plaatsvond.’
Astronomen vragen zich al geruime tijd af hoe superzware zwarte gaten al zo vroeg in de geschiedenis van het heelal zo groot kunnen zijn geworden. ‘Het bestaan van deze vroege monsters, met enkele miljarden keren zoveel massa als onze zon, is een groot raadsel’, zegt Farina, die tevens verbonden is aan het Max-Planck-Institut für Astrophysik in Garching bei München. Het betekent dat de eerste zwarte gaten, die kunnen zijn ontstaan door de ineenstorting van de eerste sterren, heel snel zijn gegroeid. Maar tot nu toe hadden astronomen nog niet genoeg voedsel in de vorm van gas en stof opgespoord om deze snelle groei te kunnen verklaren.
Om de zaken nog ingewikkelder te maken zijn bij eerdere waarnemingen met ALMA, de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, grote hoeveelheden stof en gas in deze sterrenstelsels opgespoord die klaarblijkelijk voor de snelle vorming van sterren werden gebruikt. Deze ALMA-waarnemingen leken erop te wijzen dat er maar weinig overbleef om een zwart gat te voeden.
Om dit mysterie op te lossen hebben Farina en zijn collega’s het MUSE-instrument van ESO’s Very Large Telescope (VLT) in de Chileense Atacama-woestijn gebruikt om zogeheten quasars te onderzoeken – extreem heldere objecten die hun energie ontlenen aan superzware zwarte gaten die zich in de kernen van massarijke sterrenstelsels bevinden. Bij het onderzoek zijn 31 quasars bekeken die worden waargenomen zoals ze er meer dan 12,5 miljard jaar geleden uitzagen. Op dat moment bestond het jeugdige heelal nog maar ongeveer 870 miljoen jaar. Het betreft een van de grootste verkenningen van verre quasars die ooit zijn gedaan.
De astronomen ontdekten dat twaalf van deze quasars zijn omgeven door enorme voorraden gas: halo’s van koel, dicht waterstofgas die zich tot op 100.000 lichtjaar van de centrale zwarte gaten uitstrekken en miljarden malen zoveel massa hebben als de zon. Het team, bestaande uit onderzoekers uit Duitsland, de VS, Italië en Chili, hebben ook ontdekt dat deze gashalo’s nauw verbonden zijn met de sterrenstelsels, en dus de perfecte voedselbron zijn voor zowel de groei van superzware zwarte gaten als de vorming van grote aantallen nieuwe sterren.
Het onderzoek was mogelijk dankzij de grote gevoeligheid van MUSE, de Multi Unit Spectroscopic Explorer van ESO’s VLT, die door Farina wordt omschreven als een baanbrekend instrument voor het quasaronderzoek. ‘In slechts enkele uren per object konden we in het omhulsel van enkele van de zwaarste en meest vraatzuchtige zwarte gaten in het jonge heelal duiken’, voegt hij daaraan toe. Quasars zelf zijn erg helder, maar de gasvoorraden om hen heen zijn veel moeilijker waarneembaar. Met MUSE is het echter gelukt om de zwakke gloed van het waterstofgas in de halo’s te detecteren, zodat astronomen nu eindelijk weten waar het materiaal vandaan komt dat de superzware zwarte gaten in het vroege heelal van energie voorziet.
In de toekomst zal ESO’s Extremely Large Telescope (ELT) nog meer details van sterrenstelsels en superzware zwarte gaten in de eerste paar miljard jaar na de oerknal onthullen. ‘Met de kracht van de ELT zullen we nog dieper het heelal in kunnen duiken en nog meer van zulke gasnevels ontdekken’, voorspelt Farina.
Meer informatie
De resultaten van het onderzoek zijn te vinden in een artikel dat in de Astrophysical Journal verschijnt.
Het onderzoeksteam bestaat uit Emanuele Paolo Farina (Max-Planck-Institut für Astronomie [MPIA], Heidelberg, Duitsland en Max-Planck-Institute für Astrophysik [MPA], Garching bei München, Duitsland), Fabrizio Arrigoni-Battaia (MPA), Tiago Costa (MPA), Fabian Walter (MPIA), Joseph F. Hennawi (MPIA en Department of Physics, Universiteit van Californië, Santa Barbara, VS [UCSB Physics]), Anna-Christina Eilers (MPIA), Alyssa B. Drake (MPIA), Roberto Decarli (Astrophysics and Space Science Observatory of Bologna, Italian National Institute for Astrophysics [INAF], Bologna, Italië), Thales A. Gutcke (MPA), Chiara Mazzucchelli (European Southern Observatory, Vitacura, Chili), Marcel Neeleman (MPIA), Iskren Georgiev (MPIA), Eduardo Bañados (MPIA), Frederick B. Davies (UCSB Physics), Xiaohui Fan (Steward Observatory, Universiteit van Arizona, Tucson, VS [Steward]), Masafusa Onoue (MPIA), Jan-Torge Schindler (MPIA), Bram P. Venemans (MPIA), Feige Wang (UCSB Physics), Jinyi Yang (Steward), Sebastian Rabien (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching bei München, Duitsland) en Lorenzo Busoni (INAF-Arcetri Astrophysical Observatory, Florence, Italië).
ESO is de belangrijkste intergouvernementele astronomische organisatie in Europa en verreweg de meest productieve sterrenwacht ter wereld. Zij wordt ondersteund door vijftien lidstaten: België, Denemarken, Duitsland, Finland, Frankrijk, Italië, Nederland, Oostenrijk, Polen, Portugal, Spanje, Tsjechië, het Verenigd Koninkrijk, Zweden en Zwitserland, en door gastland Chili, met Australië als strategische partner. ESO voert een ambitieus programma uit, gericht op het ontwerpen, bouwen en beheren van grote sterrenwachten die astronomen in staat stellen om belangrijke wetenschappelijke ontdekkingen te doen. Ook speelt ESO een leidende rol bij het bevorderen en organiseren van samenwerking op astronomisch gebied. ESO beheert drie waarnemingslocaties van wereldklasse in Chili: La Silla, Paranal en Chajnantor. Op Paranal staan ESO’s Very Large Telescope (VLT) en haar toonaangevende Very Large Telescope Interferometer, evenals twee surveytelescopen – VISTA, die in het infrarood werkt, en de op zichtbare golflengten opererende VLT Survey Telescope. ESO speelt tevens een belangrijke partnerrol bij twee faciliteiten op Chajnantor, APEX en ALMA, het grootste astronomische project van dit moment. En op Cerro Armazones, nabij Paranal, bouwt ESO de 39-meter Extremely Large Telescope, de ELT, die ‘het grootste oog op de hemel’ ter wereld zal worden.
Links
Contact
Emanuele Paolo Farina
Max Planck Institute for Astronomy and Max Planck Institute for Astrophysics
Heidelberg and Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3000 02297
E-mail: emanuele.paolo.farina@gmail.com
Bárbara Ferreira
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6670
Mobiel: +49 151 241 664 00
E-mail: pio@eso.org
Marieke Baan (Perscontact Nederland)
ESO Science Outreach Network
en NOVA Informatie Centrum
Tel: +31(0)20-5257480
E-mail: eson-netherlands@eso.org
Over dit bericht
Persberichten nr.: | eso1921nl |
Naam: | Quasar |
Type: | Early Universe : Galaxy : Activity : AGN : Quasar |
Facility: | Very Large Telescope |
Instruments: | MUSE |
Science data: | 2019ApJ...887..196F |
Our use of Cookies
We use cookies that are essential for accessing our websites and using our services. We also use cookies to analyse, measure and improve our websites’ performance, to enable content sharing via social media and to display media content hosted on third-party platforms.
ESO Cookies Policy
The European Organisation for Astronomical Research in the Southern Hemisphere (ESO) is the pre-eminent intergovernmental science and technology organisation in astronomy. It carries out an ambitious programme focused on the design, construction and operation of powerful ground-based observing facilities for astronomy.
This Cookies Policy is intended to provide clarity by outlining the cookies used on the ESO public websites, their functions, the options you have for controlling them, and the ways you can contact us for additional details.
What are cookies?
Cookies are small pieces of data stored on your device by websites you visit. They serve various purposes, such as remembering login credentials and preferences and enhance your browsing experience.
Categories of cookies we use
Essential cookies (always active): These cookies are strictly necessary for the proper functioning of our website. Without these cookies, the website cannot operate correctly, and certain services, such as logging in or accessing secure areas, may not be available; because they are essential for the website’s operation, they cannot be disabled.
Functional Cookies: These cookies enhance your browsing experience by enabling additional features and personalization, such as remembering your preferences and settings. While not strictly necessary for the website to function, they improve usability and convenience; these cookies are only placed if you provide your consent.
Analytics cookies: These cookies collect information about how visitors interact with our website, such as which pages are visited most often and how users navigate the site. This data helps us improve website performance, optimize content, and enhance the user experience; these cookies are only placed if you provide your consent. We use the following analytics cookies.
Matomo Cookies:
This website uses Matomo (formerly Piwik), an open source software which enables the statistical analysis of website visits. Matomo uses cookies (text files) which are saved on your computer and which allow us to analyze how you use our website. The website user information generated by the cookies will only be saved on the servers of our IT Department. We use this information to analyze www.eso.org visits and to prepare reports on website activities. These data will not be disclosed to third parties.
On behalf of ESO, Matomo will use this information for the purpose of evaluating your use of the website, compiling reports on website activity and providing other services relating to website activity and internet usage.
Matomo cookies settings:
Additional Third-party cookies on ESO websites: some of our pages display content from external providers, e.g. YouTube.
Such third-party services are outside of ESO control and may, at any time, change their terms of service, use of cookies, etc.
YouTube: Some videos on the ESO website are embedded from ESO’s official YouTube channel. We have enabled YouTube’s privacy-enhanced mode, meaning that no cookies are set unless the user actively clicks on the video to play it. Additionally, in this mode, YouTube does not store any personally identifiable cookie data for embedded video playbacks. For more details, please refer to YouTube’s embedding videos information page.
Cookies can also be classified based on the following elements.
Regarding the domain, there are:
- First-party cookies, set by the website you are currently visiting. They are stored by the same domain that you are browsing and are used to enhance your experience on that site;
- Third-party cookies, set by a domain other than the one you are currently visiting.
As for their duration, cookies can be:
- Browser-session cookies, which are deleted when the user closes the browser;
- Stored cookies, which stay on the user's device for a predetermined period of time.
How to manage cookies
Cookie settings: You can modify your cookie choices for the ESO webpages at any time by clicking on the link Cookie settings at the bottom of any page.
In your browser: If you wish to delete cookies or instruct your browser to delete or block cookies by default, please visit the help pages of your browser:
Please be aware that if you delete or decline cookies, certain functionalities of our website may be not be available and your browsing experience may be affected.
You can set most browsers to prevent any cookies being placed on your device, but you may then have to manually adjust some preferences every time you visit a site/page. And some services and functionalities may not work properly at all (e.g. profile logging-in, shop check out).
Updates to the ESO Cookies Policy
The ESO Cookies Policy may be subject to future updates, which will be made available on this page.
Additional information
For any queries related to cookies, please contact: pdprATesoDOTorg.
As ESO public webpages are managed by our Department of Communication, your questions will be dealt with the support of the said Department.