Maunakea-observatorier opdager tre par sammensmeltede supermassive sorte huller

En kosmisk dans mellem to fusionerende galakser, hver indeholder et supermassivt sort hul, der hurtigt lever af så meget materiale, at det skaber et fænomen kendt som en kvasar, er et sjældent fund.

Astronomer har opdaget adskillige par af sådanne fusionerende galakser, eller lysende "dobbelte" kvasarer, ved hjælp af tre Maunakea-observatorier på Hawaii-Subaru-teleskopet, W. M. Keck Observatorium, og Gemini Observatory. Disse dobbelte kvasarer er så sjældne, et forskerhold ledet af Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe ved University of Tokyo vurderer, at kun 0,3 % af alle kendte kvasarer har to supermassive sorte huller, der er på kollisionskurs med hinanden.

Undersøgelsen offentliggjort i dag den 26. august, 2020 udgave af The Astrophysical Journal .

"På trods af deres sjældenhed, de repræsenterer et vigtigt stadie i galaksernes udvikling, hvor den centrale kæmpe bliver vækket, vinder masse, og potentielt påvirke væksten af ​​dens værtsgalakse, " sagde Shenli Tang, en kandidatstuderende ved University of Tokyo og medforfatter til undersøgelsen.

Kvasarer er en af ​​de mest lysende, energiske objekter kendt i universet, drevet af supermassive sorte huller, der er millioner til milliarder gange mere massive end vores sol. Mens materiale hvirvler rundt om et sort hul i midten af ​​en galakse, det opvarmes til høje temperaturer, frigiver så meget lys, at kvasaren kan overstråle sin værtsgalakse. Dette gør et sammensmeltende galaksepar med kvasaraktivitet svære at opdage; det er svært at adskille lyset fra de to kvasarer, fordi de er så tæt på hinanden. Også, at observere et stort nok område af himlen til at fange disse sjældne begivenheder i tilstrækkeligt antal er en udfordring.

For at overvinde disse forhindringer, holdet udnyttede en følsom bred undersøgelse af himlen ved hjælp af Hyper Suprime-Cam (HSC)-kameraet på Subaru-teleskopet.

"For at gøre vores arbejde lettere, vi startede med at se på de 34, 476 kendte kvasarer fra Sloan Digital Sky Survey med HSC-billeddannelse for at identificere dem, der har to (eller flere) adskilte centre, " sagde hovedforfatter John Silverman fra Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe. "Helt ærligt, vi startede ikke med at lede efter dobbelte kvasarer. Vi undersøgte billeder af disse lysende kvasarer for at bestemme, hvilken type galakser de foretrak at opholde sig i, da vi begyndte at se tilfælde med to optiske kilder i deres centre, hvor vi kun forventede én."

Holdet identificerede 421 lovende sager. Imidlertid, der var stadig en chance for, at mange af disse ikke var bonafide dobbelte kvasarer, men snarere tilfældige projektioner såsom stjernelys fra vores egen galakse. Bekræftelse krævede detaljeret analyse af lyset fra kandidaterne for at søge efter definitive tegn på to forskellige kvasarer.

Ved at bruge Keck Observatory's Low Resolution Imaging Spectrometer (LRIS) og Gemini Observatory's Near-Infrared Integral Field Spectrometer, Silverman og hans team identificerede tre dobbelte kvasarer, hvoraf to tidligere var ukendte. Hver genstand i parret viste signaturen af ​​gas, der bevægede sig med tusindvis af kilometer i sekundet under påvirkning af et supermassivt sort hul.

De nyopdagede dobbelte kvasarer demonstrerer løftet om billeddannelse i stort område kombineret med spektroskopiske observationer i høj opløsning for at afsløre disse undvigende objekter, som er nøglen til bedre at forstå væksten af ​​galakser og deres supermassive sorte huller.