Dobbelt eller ingenting - astronomer gentænker kvasarmiljø

Ved hjælp af Hyper Suprime-Cam (HSC) monteret på Subaru-teleskopet, astronomer har identificeret næsten 200 "protokluster, "forfædre til galaksehobe, i det tidlige univers, for cirka 12 milliarder år siden, cirka ti gange mere end tidligere kendt. De fandt også ud af, at kvasarer ikke har tendens til at opholde sig i protokluster; men hvis der er en kvasar i et protokluster, der er sandsynligvis et sekund i nærheden. Dette resultat rejser tvivl om forholdet mellem protokluster og kvasarer.

I universet, galakser fordeles ikke ensartet. Der er nogle steder, kendt som klynger, hvor snesevis eller hundredvis af galakser findes tæt sammen. Andre galakser er isoleret. For at bestemme hvordan og hvorfor klynger dannede sig, det er kritisk at undersøge ikke kun modne galaksehobe som set i det nuværende univers, men også observere protokluster, galaksehobe i færd med at danne sig.

Fordi lysets hastighed er begrænset, ved at observere fjerne objekter kan vi se tilbage i tiden. For eksempel, lyset fra et objekt 1 milliard lysår væk blev faktisk udsendt for 1 milliard år siden og har brugt tiden siden dengang på at rejse gennem rummet for at nå os. Ved at observere dette lys, astronomer kan se et billede af, hvordan universet så ud, da det lys blev udsendt.

Selv når man observerer det fjerne (tidlige) univers, protokluster er sjældne og svære at opdage. Kun omkring 20 var tidligere kendt. Fordi fjernprotokoller er vanskelige at observere direkte, kvasarer bruges undertiden som en proxy. Når en stor mængde gas falder mod det supermassive sorte hul i midten af ​​en galakse, den kolliderer med anden gas og opvarmes til ekstreme temperaturer. Denne varme gas skinner kraftigt og er kendt som en kvasar. Tanken var, at når mange galakser er tæt på hinanden, en fusion, to galakser kolliderer og smelter sammen, ville skabe ustabilitet og få gas til at falde ned i det supermassive sorte hul i en af ​​galakserne, at oprette en kvasar. Imidlertid, dette forhold blev ikke bekræftet observationsmæssigt på grund af sjældenheden af ​​både kvasarer og protokluster.

For at forstå protokluster i det fjerne univers var en større observationsprøve nødvendig. Et hold, der omfatter astronomer fra National Astronomical Observatory of Japan, universitetet i Tokyo, Graduate University for Advanced Studies, og andre institutter foretager nu en hidtil uset bredfelt systematisk undersøgelse af protokluster ved hjælp af Subaru Telescope's meget wide-field kamera, Hyper Suprime-Cam (HSC). Ved at analysere dataene fra denne undersøgelse, teamet har allerede identificeret næsten 200 regioner, hvor galakser samles for at danne protokoller i det tidlige univers for 12 milliarder år siden.

Teamet behandlede også forholdet mellem protokluster og kvasarer. Holdet tog 151 lysende kvasarer i samme epoke som HSC -protoklusterne og fandt til deres overraskelse, at de fleste af disse kvasarer ikke er tæt på galaksernes overdrevne områder. Faktisk, deres mest lysende kvasarer undgår endda de tætteste områder i galakser. Disse resultater tyder på, at kvasarer ikke er en god proxy for protokluster og endnu vigtigere, andre mekanismer end galaktiske fusioner kan være nødvendige for at forklare kvasaraktivitet. Desuden, da de ikke fandt mange galakser nær de klareste kvasarer, det kan betyde, at hård stråling fra en kvasar undertrykker galaksedannelse i dens nærhed.

På den anden side, holdet fandt to "par" kvasarer bosat i protokluster. Kvasarer er sjældne, og par af dem er endnu sjældnere. Det faktum, at begge par var forbundet med protokluster, tyder på, at kvasaraktivitet måske er synkron i protoklusmiljøer. "Det er lykkedes os at opdage en række protokluster i det fjerne univers for første gang og har været vidne til mangfoldigheden af ​​kvasarmiljøerne takket være vores brede og dybe observationer med HSC, "siger teamets leder Nobunari Kashikawa (NAOJ).

"HSC -observationer har gjort det muligt for os systematisk at studere protokluster for første gang." siger Jun Toshikawa, hovedforfatter af et papir, der rapporterede opdagelsen af ​​HSC -protoklusterne, "HSC-protoklusterne vil stige støt, efterhånden som undersøgelsen skrider frem. Tusinder af protokluster, der ligger 12 milliarder lysår væk, vil blive fundet, når observationerne er færdige. Med de nye observationer vil vi tydeliggøre protoklusters væksthistorie."