Astronomen hebben het grootste volume ooit van het heelal in kaart gebracht met een nieuwe kaart van actieve superzware zwarte gaten in het centrum van sterrenstelsels. Deze zwarte gaten, quasars genaamd, zijn ironisch genoeg een van de helderste objecten in het heelal. De nieuwe kaart registreert de locatie van ongeveer 1,3 miljoen quasars in ruimte en tijd, waarvan de verste helder schenen toen het heelal nog maar 1,5 miljard jaar oud was (ter vergelijking: het heelal is nu 13,7 miljard jaar oud).
"Deze quasar-catalogus verschilt van alle eerdere catalogi omdat het ons een driedimensionale kaart geeft van het grootste volume van het heelal ooit", zegt David Hogg, medeschepper van de kaart en senior onderzoekswetenschapper aan het Flatiron Institute's Center for Computational Astrophysics in New York City en hoogleraar natuurkunde en datawetenschap aan de New York University. "Het is niet de catalogus met de meeste quasars, en het is niet de catalogus met de beste kwaliteit metingen van quasars, maar het is wel de catalogus met het grootste totale volume van het universum in kaart gebracht."
Hogg en zijn collega's presenteren de kaart in een artikel dat is gepubliceerd in The Astrophysical Journal. De hoofdauteur van het artikel, Kate Storey-Fisher, is postdoctoraal onderzoeker aan het Donostia International Physics Center in Spanje. De wetenschappers bouwden de nieuwe kaart met behulp van gegevens van de Gaia-ruimtetelescoop van de Europese Ruimtevaartorganisatie. Hoewel Gaia's hoofddoel is om de sterren in ons sterrenstelsel in kaart te brengen, ziet hij onbedoeld ook objecten buiten de Melkweg, zoals quasars en andere sterrenstelsels, terwijl hij de hemel afspeurt.
"We zijn in staat geweest om metingen te doen van hoe materie zich in het vroege heelal clustert, die net zo nauwkeurig zijn als sommige metingen van grote internationale onderzoeksprojecten - wat heel opmerkelijk is, aangezien we onze gegevens als een 'bonus' kregen van het op de Melkweg gerichte Gaia-project", aldus Storey-Fisher. Quasars worden aangedreven door superzware zwarte gaten in het centrum van sterrenstelsels en kunnen honderden keren zo helder zijn als een heel sterrenstelsel. Wanneer de zwaartekracht van het zwarte gat nabijgelegen gas doet draaien, genereert dit proces een extreem heldere schijf en soms lichtstralen die telescopen kunnen waarnemen.
De sterrenstelsels waarin quasars leven, zijn omgeven door enorme halo's van onzichtbaar materiaal dat donkere materie wordt genoemd. Door quasars te bestuderen, kunnen astronomen meer te weten komen over donkere materie, zoals hoeveel het samenklontert.
Astronomen kunnen de locaties van verre quasars en hun gaststelsels ook gebruiken om beter te begrijpen hoe de kosmos zich in de loop der tijd heeft uitgebreid. Wetenschappers hebben de nieuwe quasarkaart bijvoorbeeld al vergeleken met het oudste licht in onze kosmos, de kosmische microgolfachtergrond. Terwijl dit licht naar ons toe reist, wordt het gebogen door het tussenliggende web van donkere materie - hetzelfde web dat door de quasars in kaart is gebracht. Door de twee te vergelijken kunnen wetenschappers meten hoe sterk materie samenklontert.
"Het is heel spannend om te zien dat deze catalogus zoveel nieuwe wetenschap voortbrengt", zegt Storey-Fisher. "Onderzoekers over de hele wereld gebruiken de quasarkaart om alles te meten, van de initiële dichtheidsfluctuaties die het kosmische web hebben gezaaid tot de verspreiding van kosmische leegtes tot de beweging van ons zonnestelsel door het heelal." Het team gebruikte gegevens van Gaia's derde datarelease, die 6,6 miljoen quasarkandidaten bevatte, en gegevens van NASA's Wide-Field Infrared Survey Explorer en de Sloan Digital Sky Survey. Door de datasets te combineren, verwijderde het team verontreinigingen zoals sterren en sterrenstelsels uit Gaia's oorspronkelijke dataset en konden de afstanden tot de quasars nauwkeuriger worden bepaald.
Het team heeft ook een kaart gemaakt die laat zien waar stof, sterren en andere ongemakken naar verwachting ons zicht op bepaalde quasars zullen blokkeren, wat cruciaal is voor de interpretatie van de quasarkaart. "Deze quasarcatalogus is een geweldig voorbeeld van hoe productief astronomische projecten zijn," zegt Hogg. "Gaia is ontworpen om sterren in ons eigen sterrenstelsel te meten, maar het heeft tegelijkertijd ook miljoenen quasars gevonden, die ons een kaart van het hele universum geven."
Illustratie: ESA/Gaia/DPAC
Bron: Phys.org
