Undersøgelse undersøger emission fra en fjern rød kvasar

Ved at bruge Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) i Chile, et internationalt hold af astronomer har udført observationer af HSC J120505.09−000027.9 – den hidtil fjerneste røde kvasar, der er blevet opdaget og fundet ud af, at den viser en udvidet emission af ioniseret kulstof. Fundet er rapporteret i et papir offentliggjort 4. januar på arXiv.org.

kvasarer, eller kvasi-stjerneobjekter (QSO'er), er ekstremt lysende aktive galaktiske kerner (AGN) indeholdende supermassive centrale sorte huller med tilvækstskiver. Deres rødforskydninger måles ud fra de stærke spektrallinjer, der dominerer deres synlige og ultraviolette spektre. Nogle QSO'er er støvrøde, derfor døbt røde kvasarer. Disse genstande har en ikke ubetydelig mængde støvudryddelse, men er ikke helt tilsløret.

Astronomer er især interesserede i at studere kvasarer med høj rødforskydning (ved rødforskydning højere end 5,0), da de er de mest lysende og fjerneste kompakte objekter i det observerbare univers. Spektre af sådanne QSO'er kan bruges til at estimere massen af ​​supermassive sorte huller, der begrænser udviklingen og dannelsesmodellerne for kvasarer. Derfor, høj rødforskydning kvasarer kunne tjene som et stærkt værktøj til at undersøge det tidlige univers.

Ved en rødforskydning på 6,72 og med støvrødme på et niveau på, HSC J120505.09−000027.9 (forkortet J1205−0000) er den fjerneste røde kvasar, der er kendt til dato, og den eneste røde kvasar med høj rødforskydning, der hidtil er identificeret. Tidligere observationer har fundet ud af, at kvasaren også viser fremtrædende brede absorptionslinjer (BAL'er), indikerer eksistensen af ​​nukleare hurtige udstrømninger.

For at få mere indsigt i disse nukleare udstrømninger fra J1205−0000 og for bedre at forstå emissionen fra denne kilde generelt, en gruppe astronomer ledet af Takuma Izumi fra National Astronomical Observatory of Japan har udført [C II] 158 µm linje- og fjerninfrarød (FIR) kontinuumemissionsobservationer mod denne kvasar ved hjælp af ALMA.

"Vi observerede den rødforskudte [C II] linje og FIR kontinuum emission af J1205−0000 i bånd 6 den 26. februar, 2020, med 41 antenner. Vores observationer blev udført i en enkelt pegning med et synsfelt på 24′′ diameter, " skrev forskerne i avisen.

Undersøgelsen viste, at C II-emissionen er rumligt mere udvidet (på skalaer over 16, 300 lysår) end FIR kontinuumemissionen. CII-linjens lysstyrke er på et niveau på 1,9 milliarder sollysstyrker, mens FIR-kontinuumemissionen ser ud til at være lysere - med en lysstyrke på omkring 2,7 billioner sollysstyrker.

De opnåede lysstyrkeværdier gjorde det muligt for holdet at beregne den øvre grænse for stjernedannelseshastigheden (SFR) for J1205−0000's værtsgalakse. De fandt ud af, at SFR ikke skulle overstige 575 solmasser om året.

Oprindelsen af ​​den påviste rumligt udvidede C II-emission er stadig usikker. Ifølge forfatterne af papiret, mulige forklaringer omfatter ledsagende/sammensmeltende galakser og kolde udstrømninger. De tilføjede, at begge scenarier passer godt ind i det fusionsinducerede galakseudviklingsscenarie.

"Hvis den udvidede struktur skyldes (flere) ledsagende/sammensmeltende galakser, dette indikerer, at denne røde kvasar faktisk opstår med en fusionsbegivenhed. [...] Hvis den udvidede struktur skyldes kolde udstrømninger, vi kan argumentere for, at denne røde kvasar er i en vigtig overgangsfase fra et støvet stjerneskud ved at blæse dets omgivende medium, " konkluderede astronomerne.

© 2021 Science X Network