Ett konstigt radiosken upptäckt vid kvasaren 3C 273

 

3C 273 är en kvasar i stjärnbilden Jungfrun som klassificerats som en blazar.

Blazarer är en typ av kvasar av en mycket kompakt, ytterst ljusstark och snabbt variabel galaxkärna. Det som utmärker en blazar är att någon av de jetstrålar denna släpper ut är riktad mer eller mindre rakt mot jorden. Energin kommer från en ackretionsskiva omkring ett supermassivt objekt i centrum av galaxen där den finns (bör som jag ser det innebära en ackretionsskiva  runt ett svart hål (min anm)), Blazarer är bland de mest våldsamma fenomenen i universum och viktiga studieobjekt inom högenergiastrofysiken. 

Blazarer finns i så kallade aktiva galaxcentra, även kallade aktiva galaxkärnor (AGN, Active Galactic Nuclei). Med hjälp av Atacama Large Millimeter/submillimeter Array i Chile (ALMA-teleskopet) vilket riktades in av forskarna   på kvasaren 3C 273. Denna finns 2,4 miljarder ljusår från jorden och är den närmaste kvasaren till Vintergatan och även den första kvasar som någonsin identifierats. Men då kvasarens ljus bländar oss i teleskopet är det svårt att observera själva galaxen där den finns  särskilt vid de radiovåglängder som används av ALMA-teleskopet.

Forskargruppen under ledning av Shinya Komugi vid Kogakuin University i Japan, använde därför ny teknik som de kallar "självkalibrering". Metoden går ut på att minska bländningen från kvasaren genom att använda 3C 273 själv för att korrigera för de fluktuationer i jordens atmosfär som kan påverka ALMA:s detektering av submillimeterradiovågor.

Metoden resulterade i ökad kontrast. ALMA observerade 3C 273 vid frekvenserna 93, 233, och 343 GHz, och självkalibreringstekniken möjliggjorde dynamiska bildområden på 85 000, 39 000 respektive 2 500 – de högsta dynamiska omfång Alma någonsin har uppnått.

Tekniken avslöjade aldrig tidigare sedda detaljer om galaxen där 3C 273: s finns inklusive vad som beskrivs som en "okänd struktur". Innebärande att Komugis team såg ett svagt band av radiostrålning över hela galaxen som sträckte sig ut tiotusentals ljusår. Denna radioemission kommer från tiotals miljarder till hundratals miljarder av solmassor av vätgas som har joniserats av ultraviolett och röntgenstrålning från kvasaren.

Astronomer misstänker även att det finns ett samband mellan strålningseffekten från aktiva supermassiva svarta hål och undertryckandet av stjärnbildning i dessa galaxer. Strålningen som strömmar ut ur ackretionsskivan fungerar som negativ återkoppling vilken värmer upp molekylär vätgas vilken då inte  kan bilda nya stjärnor.

Det verkar dock finnas gott om kall molekylär vätgas kvar i 3C 273:s värdgalax, så ännu pågår stjärnbildning. Så antingen är sambandet mellan återkoppling från kvasarer och upphörandet av stjärnbildning inte så säker som forskare trodde eller så undersöker man  3C 273 och dess galax en kort tid innan effekterna av återkopplingen blir uppenbara och stjärnbildningen upphör.

Ännu är inte fenomenet helt förstått något som man vid framtida analys hoppas göra (min anm.) ).

Bild på omtalade kvasaren 3C273 som finns i riktning mot Jungfruns stjärnbild. Bild Vikipedia.

Så blev de första svarta hålen till i universums barndom

Ljuset från de mest avlägsna svarta hålen (eller kvasarer) har varit på väg till oss i mer än 13 miljarder ljusår. Vi vet däremot inte säkert hur dessa mycket stora svarta hål bildats.
  

Ny forskning resulterande i en ny rapport har utarbetats där detta beskrivs och där man diskuterar ett svar på detta. Rapportens sammanställande har letts av forskare från Georgia Institute of Technology, Dublin City University, Michigan State University och University of California San Diego. San Diego:s superdatorcentrum och IBM är de hjälpmedel som använts för att  ge en ny och extremt lovande karta till lösning av denna kosmiska gåta.


Resultatet blev att då galaxer bildas mycket snabbt och ibland våldsamt vilket skedde efter BigBang bildas (eller kan bildas) mycket massiva svarta hål.


 I dessa från början efter Big Bang sällsynta galaxer där normal stjärnbildning (i vissa fall) störs tar bildandet av svarta hål över.


”Tidigare teorier föreslog att detta  endast sker på platser som utsattes för höga nivåer av stjärnformation med intensiv förintande strålning”, säger en av forskarna i rapporten. ”När vi grävde djupare i datan upptäckte vi att dessa platser genomgår en period av extremt snabb tillväxt. Det var nyckeln till förståelse. Den våldsamma och turbulenta karaktären av snabb bildning av galaxer, våldsamma kraschar tillsammans med galaxens födelse hindrade normal stjärnbildning och istället ledde till perfekta förhållanden för att svarta hål bildades istället. Denna forskning förändrar det tidigare paradigmet och öppnar upp ett helt nytt forskningsområde ”.


Den tidiga teorin åberopade intensiv ultraviolett strålning från en närliggande galax som hämmar bildandet av stjärnor i svart hål-bildande- halo, sade Michael Norman, chef för San Diego och superdatorn Center vid UC San Diego och en av verkets författare. ”Medan UV-strålning fortfarande är en faktor har vårt arbete visat att det inte är den dominerande faktorn, åtminstone i våra simuleringar”, förklarade han. En annan aspekt av forskningen är att de glorior som bildar svarta hål kan vara vanligare än man tidigare trott.


– Ett spännande inslag i detta arbete är upptäckten av att dessa typer av sällsynta glorior kan vara vanliga säger Brian O'Shea, MSU astronom i rapporten. ”Vi förutspår att detta scenario av glorior skulle hända och nog var ursprunget till de mest massiva svarta hålen som är observerade både i det tidiga universum och i galaxer av i dag”.


Framtida arbete och simuleringar utifrån data som hittas ska undersöka livscykeln för dessa massiva svarta hål när  galaxer bildades. Studera bildandet, tillväxten och utvecklingen av de första massiva svarta hålen över tid. ”Vårt nästa mål är att undersöka den ytterligare utvecklingen av dessa exotiska skeenden. Var finns dessa första svarta hål idag? Kan vi påvisa dem i närmre galaxer eller med gravitationsvågor ” frågar sig Reagan en av forskarna.


För dessa nya svar, kan forskargruppen finna svar i datasimuleringarna.

Data för simuleringar är tillräckligt rikhaltigt för att andra upptäckter kan göras med hjälp av data som redan är beräknade”, beskriver Norman. ”Därför har vi skapat ett offentligt Arkiv på SDSC som innehåller det som kallas renässans- simuleringar där andra kan driva frågor utifrån sina egna utgångspunkter”.


Bild Kvasaren 3C 273 på ett foto taget av Rymdteleskopet Hubble.