Forscher haben die Röntgenemission des leuchtkräftigsten Quasars beobachtet, der in den letzten 9 Milliarden Jahren der kosmischen Geschichte gesehen wurde und als SMSS J114447.77-430859.3 oder kurz J1144 bekannt ist. Die neue Perspektive wirft Licht auf das Innenleben von Quasaren und wie sie mit ihrer Umgebung interagieren. Die Forschung ist veröffentlicht in Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society.
J1144 befindet sich in einer 9,6 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernten Galaxie zwischen den Sternbildern Zentaur und Hydra. Sie ist äußerst leistungsstark und leuchtet 100.000 Milliarden Mal heller als die Sonne. J1144 ist viel näher an der Erde als andere Quellen mit der gleichen Leuchtkraft, was Astronomen ermöglicht, Einblicke in das Schwarze Loch zu gewinnen, das den Quasar und seine Umgebung antreibt.
Die Studie wurde von Dr. Elias Kammoun, einem Postdoktoranden am Forschungsinstitut für Astrophysik und Planetologie (IRAP), und Zsofi Igo, einem Ph.D., geleitet. Kandidat am Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik (MPE).
Quasare gehören zu den hellsten und am weitesten entfernten Objekten im bekannten Universum und werden durch den Fall von Gas in ein supermassereiches Schwarzes Loch angetrieben. Sie können als aktive galaktische Kerne (AGN) mit sehr hoher Leuchtkraft beschrieben werden, die große Mengen elektromagnetischer Strahlung emittieren, die im Radio-, Infrarot-, sichtbaren, ultravioletten und Röntgenwellenlängenbereich beobachtet werden kann. J1144 wurde erstmals im Jahr 2022 vom SkyMapper Southern Survey (SMSS) im sichtbaren Wellenlängenbereich beobachtet.
Für diese Studie kombinierten die Forscher Beobachtungen von mehreren weltraumgestützten Observatorien: dem eROSITA-Instrument an Bord des Spectrum-Roentgen-Gamma (SRG)-Observatoriums, dem ESA-XMM-Newton-Observatorium, dem Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) der NASA und Neil Gehrels von der NASA Schnelles Observatorium.
Das Team nutzte die Daten der vier Observatorien, um die Temperatur der vom Quasar emittierten Röntgenstrahlung zu messen. Sie fanden heraus, dass diese Temperatur etwa 350 Millionen Kelvin beträgt, mehr als das 60.000-fache der Temperatur an der Sonnenoberfläche. Das Team fand außerdem heraus, dass die Masse des Schwarzen Lochs im Zentrum des Quasars etwa das Zehnmilliardenfache der Sonnenmasse beträgt und dass die Geschwindigkeit, mit der es wächst, in der Größenordnung von 100 Sonnenmassen pro Jahr liegt.
Das Röntgenlicht dieser Quelle schwankte auf einer Zeitskala von einigen Tagen, was bei Quasaren mit so großen Schwarzen Löchern wie dem in J1144 normalerweise nicht zu beobachten ist. Die typische Zeitskala der Variabilität für ein Schwarzes Loch dieser Größe würde in der Größenordnung von Monaten oder sogar Jahren liegen. Die Beobachtungen zeigten auch, dass ein Teil des Gases zwar vom Schwarzen Loch verschluckt wird, ein Teil des Gases jedoch in Form extrem starker Winde ausgestoßen wird und große Energiemengen in die Wirtsgalaxie schleust.
Dr. Kammoun, Hauptautor der Studie, sagt: „Wir waren sehr überrascht, dass noch nie ein Röntgenobservatorium diese Quelle trotz ihrer extremen Leistung beobachtet hat.“
Er fügt hinzu: „Ähnliche Quasare werden normalerweise in viel größeren Entfernungen gefunden, daher erscheinen sie viel schwächer, und wir sehen sie so, wie sie waren, als das Universum nur 2–3 Milliarden Jahre alt war. J1144 ist eine sehr seltene Quelle, da sie so leuchtend ist.“ und viel näher an der Erde (wenn auch immer noch in großer Entfernung!), was uns einen einzigartigen Einblick in das Aussehen solch mächtiger Quasare gibt.“
„Eine neue Überwachungskampagne dieser Quelle wird im Juni dieses Jahres beginnen, die möglicherweise weitere Überraschungen dieser einzigartigen Quelle ans Licht bringt.“
Mehr Informationen:
ES Kammoun et al., Der erste Röntgenblick auf SMSS J114447.77-430859.3: der leuchtendste Quasar der letzten 9 Gyr, Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society (2023). DOI: 10.1093/mnras/stad952