Ein internationales Astronomenteam hat das James Webb Space Telescope (JWST) eingesetzt, um spektroskopische Beobachtungen eines leuchtenden Quasars namens J1007+2115 durchzuführen. Sie entdeckten einen schnellen Ausfluss, der von der Heimatgalaxie des Quasars ausging. Über den Befund wurde in einer Veröffentlichung berichtet veröffentlicht 20. September auf dem Preprint-Server arXiv.
Quasare oder quasi-stellare Objekte (QSOs) sind aktive galaktische Kerne (AGN) mit sehr hoher Leuchtkraft, die elektromagnetische Strahlung aussenden, die im Radio-, Infrarot-, sichtbaren, ultravioletten und Röntgenwellenlängenbereich beobachtet werden kann.
Sie gehören zu den hellsten und am weitesten entfernten Objekten im bekannten Universum und dienen als grundlegende Werkzeuge für zahlreiche Studien in der Astrophysik und Kosmologie. Beispielsweise wurden Quasare verwendet, um die großräumige Struktur des Universums und das Zeitalter der Reionisierung zu untersuchen. Sie verbesserten auch unser Verständnis der Dynamik supermassereicher Schwarzer Löcher und des intergalaktischen Mediums.
Mit einer Rotverschiebung von 7,51 ist J1007+2115 einer der bisher bekannten Quasare mit der höchsten Rotverschiebung. Es hat eine bolometrische Leuchtkraft von etwa 204 Quattuordecillionen Erg/s und sein Schwarzes Loch hat eine Masse von etwa 1,43 Milliarden Sonnenmassen.
Frühere Beobachtungen von J1007+2115 haben ergeben, dass seine Heimatgalaxie reichlich molekulares Gas und Staub enthält, mit Massen zwischen 22 und 0,17 Milliarden Sonnenmassen. Darüber hinaus erlebt diese Galaxie eine schnelle Sternentstehung, da ihre Sternentstehungsrate auf 80–250 Sonnenmassen pro Jahr geschätzt wird.
Jetzt meldet eine Gruppe von Astronomen unter der Leitung von Weizhe Liu vom Steward Observatory in Tucson, Arizona, neue Erkenntnisse über den Wirt von J1007+2115. Mit der integrierten NIRSpec-Feldeinheit an Bord des JWST identifizierten sie eine ausgedehnte Emission von doppelt ionisiertem Sauerstoff (O III). Diese Emission ist stark blauverschoben und breit und erstreckt sich bis etwa 6.500 Lichtjahre vom Quasar entfernt.
Weitere Analysen ergaben, dass die Emission höchstwahrscheinlich auf einen schnellen Ausfluss in der Heimatgalaxie dieses Quasars zurückzuführen ist. Unter Berücksichtigung der hohen Rotverschiebung des Quasars handelt es sich daher um den frühesten derzeit bekannten Ausfluss im galaktischen Maßstab.
Dem Papier zufolge beträgt die Impulsabflussrate etwa 3,7 Undezillionen Dyn, was etwa 61 % der vom Quasar bereitgestellten Strahlungsdruckkraft ausmacht. Darüber hinaus beträgt die Abflussrate kinetischer Energie mit einem Niveau von 0,36 Quattuordecillions Erg/s etwa 0,2 Prozent der bolometrischen Leuchtkraft des Quasars. Diese Ergebnisse legen nahe, dass der Quasar stark genug ist, um den Ausfluss problemlos voranzutreiben.
Die Studie ergab, dass der Ausfluss eine hohe Geschwindigkeit von etwa 2.100 km/s hat, was darauf hindeutet, dass er der Muttergalaxie leicht entkommen kann. Die Massenausflussrate wurde auf ein Niveau von 300 Sonnenmassen pro Jahr geschätzt, während die durchschnittliche dynamische Zeitskala des Ausflusses auf etwa 1,7 Millionen Jahre geschätzt wurde.
Weitere Informationen:
Weizhe Liu et al, Fast Outflow in the Host Galaxy of the Luminous z = 7.5 Quasar J1007+2115, arXiv (2024). DOI: 10.48550/arxiv.2409.13189
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