A csillagászok és a kozmológusok körében közismert tény, hogy minél távolabb az Univerzumba nézel, annál később látja. És minél közelebb vannak a csillagászok a Nagyrobbanáshoz, amely 13,8 milliárd évvel ezelőtt történt, annál érdekesebbek lesznek a felfedezések. Ezek a leletek tanítják a legjobban az univerzum legkorábbi periódusait és annak későbbi fejlődését.
Például a WISE-t és a Magellan távcsöveket használó tudósok a közelmúltban megfigyelték a legkorábbi Supermassive Black Hole-t (SMBH). A felfedező csapat tanulmánya szerint ez a fekete lyuk körülbelül 800 millió-szorosa Napunk tömegének, és több mint 13 milliárd fényévnyire van a Földtől. Ez teszi a legtávolabbi és legfiatalabb, az eddig megfigyelt SMBH-t.
A közelmúltban megjelent a naplóban egy 800 millió napenergiás fekete lyuk egy szignifikánsan semleges univerzumban 7,5 vöröseltolódással című tanulmány. Természet. Eduardo Bañados, a Carnegie Tudományos Intézet kutatója vezetésével a csoport tagjai a NASA Jet Meghajtó Laboratóriumának, a Max Planck Csillagászati Intézetnek, a Kavli Csillagászati és Asztrofizikai Intézetnek, a Las Cumbres Obszervatóriumnak és számos egyetemnek a tagjai.
Más SMBH-khoz hasonlóan, ez a különleges felfedezés (J1342 + 0928 néven) egy kvazár, egy szupervilágos objektum osztálya, amely egy hatalmas galaxis közepén egy fekete lyukból álló anyagból áll. Az objektumot távoli tárgyak felmérése során fedezték fel, amely a WISE misszió infravörös adatait a földi felmérésekkel kombinálta. Ezután a csapat követte a chilei Carnegie Observatory Magellan távcsöveinek adatait.
Mint minden távoli kozmológiai objektum esetében, a J1342 + 0928 távolságát a vöröseltolódás mérésével határozták meg. Annak megmérésével, hogy egy tárgy fényének hullámhosszát meghosszabbítja az Univerzum tágulása, mielőtt a Földre eljutna, a csillagászok meg tudják határozni, milyen messzire kellett mennie ahhoz, hogy ide kerüljön. Ebben az esetben a kvazár vöröseltolódása 7,54 volt, ami azt jelenti, hogy több mint 13 milliárd évbe telt, amíg fény megérkezett hozzánk.
Ahogyan a Carnegie sajtóközleményében elmagyarázta Xiaohui Fan az Arizonai Egyetem Steward Obszervatóriumában (és a tanulmány társszerzője):
Ez a nagy távolság az ilyen tárgyakat a Földről nézve rendkívül halványá teszi. A korai kvazárok szintén nagyon ritkák az égen. A kiterjedt kutatások ellenére csak egy kvazár létezett hétnél nagyobb vöröseltolódással.
Korának és tömegének fényében ennek a kvazárnak a felfedezése meglepő volt a tanulmányozó csapat számára. Ahogyan Daniel Stern, a NASA sugárhajtómű laboratóriumi asztrofizikusa és a tanulmány társszerzője, a NASA sajtóközleményében rámutatott: „Ez a fekete lyuk sokkal nagyobb lett, mint amire számíthattunk, csupán a 690 millió év elteltével a nagy robbanás után, amely kihívást jelent a mi elméletek a fekete lyukak kialakulásáról. ”
Alapvetõen ez a kvazár létezett egy olyan idõszakban, amikor az Univerzum éppen kialakult a kozmológusok „sötét idõknek” való nevezésekor. Ebben az időszakban, amely megközelítőleg 380 000 évtől 150 millió évig kezdődött a nagy robbanás után, a világegyetem fotonjai többsége kölcsönhatásba lépett elektronokkal és protonokkal. Ennek eredményeként ezen időszak sugárzását a jelenlegi műszereinkkel nem lehet kimutatni - ebből a névből.
Az Univerzum ebben az állapotban maradt, minden fényforrás nélkül, amíg a gravitáció az anyagot az első csillagokká és galaxisokká nem kondenzálta. Ezt az időszakot „Reinozációs korszaknak” hívják, amely 150 millió és 1 milliárd év között tartott a Nagyrobbanás után, és amelyet az első csillagok, galaxisok és kvazárok formáltak. Úgy nevezik, mert az ősi galaxisok által kibocsátott energia az univerzum semleges hidrogénjét gerjesztette és ionizálódott.
Miután az univerzum újjáéledt, a fotonok szabadon eljuthatnak az űrben, és az univerzum hivatalosan átlátszóvá vált a fény számára. Ez az, ami miatt a kvazár felfedezése olyan érdekes. Ahogy a csapat megfigyelte, az azt körülvevő hidrogén nagy része semleges, ami azt jelenti, hogy ez nem csak a legtávolabbi kvazár, amelyet valaha megfigyelt, hanem az egyetlen példája a kvazárnak, amely létezett az Univerzum reionizálása előtt.
Más szavakkal, a J1342 + 0928 létezett egy nagy átmeneti időszak alatt az Univerzum számára, amely véletlenül az asztrofizika jelenlegi határainak egyike. Mintha ez nem lenne elég, a csapatot az objektum tömege is zavarták. Ahhoz, hogy egy fekete lyuk oly hatalmasvá váljon a világegyetem korai szakaszában, különleges feltételeknek kell lennie ahhoz, hogy lehetővé tegyék az ilyen gyors növekedést.
Mik ezek a feltételek, továbbra is rejtély. Bármelyik is legyen az esemény, úgy tűnik, hogy az újonnan talált SMBH elképesztő sebességgel fogyaszt anyagot a galaxis központjában. És bár felfedezése számos kérdést felvetett, várhatóan a jövőbeli távcsövek telepítése többet fog megtudni erről a kvazárról és annak kozmológiai időszakáról. Mint Stern mondta:
"A jelenleg épülő számos következő generációs, még érzékenyebb létesítménnyel számos izgalmas felfedezésre számíthatunk a korai világegyetemben az elkövetkező években."
Ezek a következő generációs küldetések magukban foglalják az Európai Űrügynökség Euclid misszióját és a NASA szélessávú infravörös felmérő távcsőjét (WFIRST). Míg az Euclid a múltban 10 milliárd éven belül elhelyezkedő tárgyakat fogja tanulmányozni annak mérésére, hogy a sötét energia milyen hatással volt a kozmikus evolúcióra, addig a WFIRST széles látószögű közeli infravörös felméréseket fog végezni egy milliárd galaxisból származó fény mérésére.
Mindkét küldetés várhatóan több olyan tárgyat tár fel, mint például a J1342 + 0928. Jelenleg a tudósok azt jósolják, hogy csak 20–100 olyan kvazár található olyan élesen és távolban, mint a J1342 + 0928 az égen. Mint ilyenek, leginkább elégedettek voltak ezzel a felfedezéssel, amely várhatóan alapvető információkat szolgáltat nekünk az Univerzumról, amikor a jelenlegi korszak csupán 5% -a volt.
