Fermi Gamma-ray Space Telescope opdager de mest ekstreme blazarer endnu

NASAs Fermi Gamma-ray Space Telescope har identificeret de fjerneste gamma-ray-blazarer, en type galakse, hvis intense emissioner drives af supersized sorte huller. Lys fra det fjerneste objekt begyndte sin rejse til os, da universet var 1,4 milliarder år gammelt, eller næsten 10 procent af sin nuværende alder.

"På trods af deres ungdom disse fjerntliggende blazarer er vært for nogle af de mest massive sorte huller, man kender, " sagde Roopesh Ojha, en astronom ved NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. "At de udviklede sig så tidligt i den kosmiske historie udfordrer de nuværende ideer om, hvordan supermassive sorte huller dannes og vokser, og vi vil gerne finde flere af disse objekter for at hjælpe os med bedre at forstå processen."

Ojha præsenterede resultaterne mandag, 30. januar, ved American Physical Society-mødet i Washington, og et papir, der beskriver resultaterne, er blevet indsendt til The Astrofysiske tidsskriftsbreve .

Blazarer udgør omkring halvdelen af ​​de gammastrålekilder, der detekteres af Fermis Large Area Telescope (LAT). Astronomer tror, ​​at deres højenergi-emissioner drives af stof opvarmet og revet fra hinanden, når det falder fra et lager, eller tilvækst, disk mod et supermassivt sort hul med en million eller flere gange solens masse. En lille del af dette indfaldende materiale bliver omdirigeret til et par partikelstråler, som blæser udad i modsatte retninger med næsten lysets hastighed. Blazars fremstår lyse i alle former for lys, inklusive gammastråler, lyset med den højeste energi, når et af jetflyene tilfældigvis peger næsten direkte mod os.

Tidligere, de fjerneste blazarer opdaget af Fermi udsendte deres lys, da universet var omkring 2,1 milliarder år gammelt. Tidligere observationer viste, at de fjerneste blazarer producerer det meste af deres lys ved energier lige mellem rækkevidden, der detekteres af LAT og nuværende røntgen-satellitter, hvilket gjorde det ekstremt svært at finde dem.

Derefter, i 2015, Fermi-teamet udgav en fuld genbehandling af alle LAT-data, kaldet Pass 8, der indvarslede så mange forbedringer, som astronomer sagde, at det var som at have et helt nyt instrument. LAT's øgede følsomhed ved lavere energier øgede chancerne for at opdage mere fjerntliggende blazarer.

Forskerholdet blev ledet af Vaidehi Paliya og Marco Ajello ved Clemson University i South Carolina og inkluderede Dario Gasparrini ved den italienske rumfartsorganisations Science Data Center i Rom samt Ojha. De begyndte med at søge efter de fjerneste kilder i et katalog på 1,4 millioner kvasarer, en galakseklasse nært beslægtet med blazarer. Fordi kun de lyseste kilder kan detekteres på store kosmiske afstande, de fjernede derefter alle undtagen de lyseste objekter ved radiobølgelængder fra listen. Med en endelig prøve på omkring 1, 100 genstande, forskerne undersøgte derefter LAT-data for dem alle, resulterer i påvisning af fem nye gamma-ray-blazarer.

Udtrykt i form af rødforskydning, astronomernes foretrukne mål for det dybe kosmos, de nye blazarer spænder fra rødforskydning 3.3 til 4.31, hvilket betyder, at det lys, vi nu opdager fra dem, startede på vej, da universet var mellem 1,9 og 1,4 milliarder år gammelt, henholdsvis.

"Når vi fandt disse kilder, vi indsamlede alle de tilgængelige multibølgelængdedata om dem og afledte egenskaber som det sorte huls masse, accretion diskens lysstyrke, og jetkraften, "sagde Paliya.

To af blazarerne kan prale af sorte huller på en milliard solmasser eller mere. Alle genstandene har ekstremt lysende tilvækstskiver, der udsender mere end to billioner gange vores sols energiproduktion. Det betyder, at sagen løbende falder indad, korreleret ind i en disk og opvarmet, før det sidste springe ned i det sorte hul.

"Det vigtigste spørgsmål er nu, hvordan disse enorme sorte huller kunne have dannet sig i et så ungt univers, " sagde Gasparrini. "Vi ved ikke, hvilke mekanismer der udløste deres hurtige udvikling."

I mellemtiden, holdet planlægger at fortsætte en dyb søgning efter yderligere eksempler.

"Vi tror, ​​at Fermi kun har opdaget toppen af ​​isbjerget, de første eksempler på en galaksepopulation, der tidligere ikke er blevet opdaget i gammastråler, " sagde Ajello.