Met behulp van de Very Large Telescope (VLT) van de Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO) hebben astronomen een heldere quasar geïdentificeerd. Ze ontdekten dat deze niet alleen de helderste quasar in zijn soort is, maar ook het allerhelderste object dat ooit is waargenomen. Quasars zijn de heldere kernen van verre sterrenstelsels en worden van energie voorzien door superzware zwarte gaten. Het zwarte gat in deze recordbrekende quasar wordt per dag een zonsmassa zwaarder en is daarmee het snelst groeiende zwarte gat tot nu toe.
Zwarte gaten die quasars van energie voorzien, verzamelen materie uit hun omgeving, een proces waarbij zo veel energie wordt opgewekt dat er enorme hoeveelheden licht vrijkomen. Zo veel zelfs dat quasars tot de helderste hemelobjecten behoren en ook verre exemplaren zichtbaar zijn vanaf de aarde. In het algemeen geldt dat de helderste quasars worden aangedreven door de snelstgroeiende superzware zwarte gaten.
‘We hebben het snelst groeiende zwarte gat ontdekt dat we tot nu toe kennen. Het heeft een massa van 17 miljard zonnen en verorbert iets meer dan één zon per dag. Daarmee is dit het helderste object in het waarneembare heelal,’ zegt Christian Wolf, astronoom aan de Australian National University (ANU) en hoofdauteur van het onderzoek dat vandaag in Nature Astronomy is gepubliceerd. De quasar, J0529-4351 genaamd, is zo ver van de aarde verwijderd dat zijn licht er meer dan 12 miljard jaar over heeft gedaan om ons te bereiken. De materie die zich in een schijf rond dit zwarte gat heeft opgehoopt, straalt zoveel energie uit dat J0529-4351 meer dan 500 biljoen keer zo fel straalt als de zon [1]. ‘Al dat licht is afkomstig van een hete accretieschijf met een middellijn van zeven lichtjaar, misschien wel de grootste accretieschijf in het heelal,’ zegt ANU-promovendus en medeauteur Samuel Lai. Zeven lichtjaar is ongeveer 15.000 keer de afstand van de zon tot de omloopbaan van de planeet Neptunus. Dat deze recordbrekende quasar zich tot nu toe buiten het zicht heeft weten te houden is opmerkelijk. ‘Het is verrassend dat hij zo lang onopgemerkt is gebleven, terwijl we al een miljoen minder indrukwekkende quasars kennen. Hij straalde ons letterlijk tegemoet,’ zegt medeauteur Christopher Onken, astronoom aan de ANU. Hij voegde daaraan toe dat dit object al op foto’s van de ESO Schmidt Southern Sky Survey uit 1980 te zien was, maar pas tientallen jaren later als quasar werd herkend.
Voor het opsporen van quasars moeten grote stukken hemel worden afgespeurd. De resulterende databestanden zijn dermate groot dat onderzoekers vaak gebruik maken van machine-learning-modellen om quasars van andere hemelobjecten te onderscheiden. Maar deze modellen worden ‘getraind’ met bestaande gegevens, waardoor ze kandidaten afleveren die op al bekende objecten lijken. Als een nieuwe quasar helderder is dan alle andere quasars die zijn waargenomen, kan het computerprogramma deze afkeuren en simpelweg als een relatief nabije ster beschouwen. Een geautomatiseerde analyse van gegevens van de Gaia-satelliet van de Europese ruimtevaartorganisatie ESA heeft J0529-4351 afgewezen, omdat hij te helder zou zijn voor een quasar. Maar bij waarnemingen met de ANU 2,3-meter telescoop op Siding Spring in Australië herkenden de onderzoekers er vorig jaar een verre quasar in. Om te kunnen vaststellen of het de helderste quasar is die ooit is waargenomen, waren echter een grotere telescoop en metingen van een nauwkeuriger instrument nodig. Uiteindelijk werden de cruciale gegevens geleverd door de spectrograaf X-shooter van ESO’s Very Large Telescope in de Chileense Atacama-woestijn.
Het snelst groeiende zwarte gat dat ooit is waargenomen, zal ook een perfect doelwit zijn voor de GRAVITY+ upgrade van ESO’s VLT Interferometer (VLTI), die is ontworpen om nauwkeurige metingen te doen van de massa’s van (verre) zwarte gaten. ESO’s Extremely Large Telescope (ELT), een in aanbouw zijnde 39-meter telescoop in de Chileense Atacama-woestijn, zal het identificeren en karakteriseren van zulke ongrijpbare objecten nog makkelijker maken. Het ontdekken en onderzoeken van verre superzware zwarte gaten kan licht werpen op enkele mysteries omtrent het vroege heelal, zoals hoe zij en de hen omringende sterrenstelsels zijn ontstaan en geëvolueerd. Maar dat is niet de enige reden waarom Wolf op ze jaagt. ‘Dat vind ik gewoon leuk’, zegt hij. ‘Gedurende een paar minuten per dag voel ik me weer als een kind dat naar schatten zoekt, en nu kan ik alles wat ik sindsdien heb opgestoken inbrengen.’
Noten
[1] Een paar jaar geleden meldden NASA en ESA dat de Hubble-ruimtetelescoop een quasar had ontdekt, J043947.08+163415.7, die zo helder was als 600 biljoen zonnen. De helderheid van deze quasar werd echter versterkt door het zwaartekrachtlenseffect van een sterrenstelsel dat zich tussen ons en de verre quasar bevindt. De werkelijke helderheid van J043947.08+163415.7 wordt geschat op ongeveer 11 biljoen zonnen (een biljoen is een miljoen miljoen: 1.000.000.000.000 oftewel 1012).
Bron: ESO
