Bildkredit: SDSS
De mest avlägsna kända kvasarerna visar att några supermassiva svarta hål bildades när universum bara var 6 procent av sin nuvarande ålder, eller cirka 700 miljoner år efter big bang.
Hur svarta hål med flera miljarder solmassor som bildades så snabbt i det mycket tidiga universum är ett mysterium som astronomer har tagit fram med Sloan Digital Sky Survey (SDSS). De har upptäckt 13 av de äldsta, mest avlägsna kvasarerna som hittills hittats.
"Vi hoppas att åtminstone fördubbla det antalet under de kommande tre åren," sa Xiaohui Fan från University of Arizona Steward Observatory i Tucson.
Fan ledde SDSS-teamet som upptäckte de avlägsna kvasarerna, som är kompakta men lysande föremål som tros drivas av supermassiva svarta hål. Den mest avlägsna kvasaren, i konstellationen Ursa Major, är ungefär 13 miljarder ljusår bort.
De mest forntida kvasarerna väcker andra frestande frågor om det tidiga universum. Fan talade om det idag (13 februari) vid American Association for the Advancement of Science årsmöte i Seattle.
Spädbarnsuniverset var väte och helium.
"Men vi ser många andra element runt de tidiga kvasarerna," sa Fan. ”Vi ser bevis på kol, kväve, järn och andra element, och det är inte klart hur dessa element kom dit. Det finns lika mycket järn i proportion till befolkningen i de tidiga systemen som i mogna galaxer i närheten. ”
Astronomer uppskattar universumets nuvarande ålder till 13,7 miljarder år. Kvasarer i det tidiga universum såg lika mogna ut som närliggande galaxer som, precis som Vintergatan, bildade ett par miljarder år efter big bang.
Dessutom upptäckte radioastronomer som samarbetade med SDSS-forskare kolmonoxid, en viktig komponent i molekylära moln, nära de forntida kvasarerna.
Allt detta tyder på att de första mogna galaxerna bildades rätt tillsammans med de gamla supermassiva svarta hålen i det mycket tidiga universum.
Även om kosmologer inte får panik, måste de förfina teorin för att klargöra vad som händer.
Fan och hans kollegor tror att de äldsta kvasarerna kan användas för att undersöka slutet på den kosmiska mörkåldern och början av den kosmiska renässansen.
I så kallade Cosmic Dark Ages var universum en kall, ogenomskinlig plats utan stjärnor. Sedan kom en kritisk fas där universum genomgick en snabb övergång. De första galaxerna och kvasarerna bildades i den kosmiska renässansen och värmde universum så att det blev den plats vi ser idag.
Fan och hans kollegor tror att några av deras äldsta kända kvasarer kan sträcka sig över den kritiska övergången.
”Våra observationer antyder att det vi kan se under denna övergång är att atomväte blir helt joniserat. Den här joniseringsprocessen var en av de viktiga processerna som pågått under de första miljarder åren. ”
Nuvarande observationer har precis börjat avslöja när och hur denna joniseringsprocess inträffade. Uppgifter från avlägsna kvasarer i kombination med andra bevis, som från den kosmiska mikrovågsbakgrunden, som är relikstrålning från ojämnet, kommer att börja testa teorin om hur de första galaxerna verkade i universum, säger Fan.
Det kan ta det rymdteleskopet med stor öppning, NASA: s 6,5 meter James Webb rymdteleskop, för att verkligen utforska vad som hände mellan den kosmiska mörka medeltiden och den kosmiska renässansen, säger Fan.
Optiska / infraröda markbaserade teleskop kan inte upptäcka föremål som är rödförskjutna mycket mer än 6,5, konstaterade Fan. Vattenånga i jordens atmosfär absorberar längre infraröda våglängder, så det tar ett rymdbaserat teleskop, antagligen med en öppning större än NASA Spitzer Teleskop som nu går i jorden, för att studera föremål på rödväxling 7, 8 eller 10 i detalj, sa Fan.
(Så kallad rödförskjutning är ett fenomen som är proportionellt mot hastigheten hos ett himmelobjekt som snabbar bort från jorden. Linjerna i dess spektrum förflyttar sig mot längre, röda våglängder. Astronomer tror nu att de mest avlägsna föremål avtar från jorden med högsta hastigheter, så ju längre bort ett objekt är, desto större är det omförskjutning.)
Originalkälla: UA News Release
