Deze gigantische jet, die zich over minstens 200.000 lichtjaar uitstrekt, ontstond toen het heelal nog geen 10 procent van zijn huidige leeftijd had.
Astronomen hebben met behulp van de Gemini North-telescoop – een van de twee telescopen van het International Gemini Observatory – de grootste radiojet ooit in het vroege heelal opgespoord. Tot nu toe bleven zulke grote radiojets grotendeels onzichtbaar in het verre heelal. Dankzij deze waarnemingen krijgen astronomen waardevolle nieuwe inzichten in wanneer de eerste jets ontstonden en hoe ze de evolutie van sterrenstelsels beïnvloedden.
Radiojets
Uit decennia aan astronomische waarnemingen weten wetenschappers dat de meeste sterrenstelsels een superzwaar zwart gat in hun hart hebben. Wanneer gas en stof erin vallen, komt er door de wrijving enorm veel energie vrij, wat resulteert in heldere galactische kernen – quasars – die krachtige jets van energierijke materie de ruimte in schieten. Deze jets zijn met radiotelescopen over enorme afstanden te detecteren. In ons lokale heelal zijn zulke radiojets niet zeldzaam en worden ze in een handvol nabije sterrenstelsels gevonden. Maar in het verre, vroege heelal waren ze tot nu toe wel een zeldzaamheid.
Jacht
Onderzoekers besloten echter de uitdaging aan te gaan en de jacht te openen op vroege radiojets. “We zochten naar quasars met krachtige radiojets in het vroege heelal, omdat dit ons inzicht geeft in hoe en wanneer de eerste jets werden gevormd en op welke manier ze de evolutie van sterrenstelsels hebben beïnvloed”, verklaart Anniek Gloudemans, postdoctoraal onderzoeker bij NOIRLab en hoofdauteur van de nieuwe studie.
Grootste ooit
En nu komen ze met groot nieuws. In de nieuwe studie, gepubliceerd in The Astrophysical Journal Letters, onthullen ze namelijk de ontdekking van een verre radiojet met twee ‘lobben’, die zich uitstrekt over maar liefst 200.000 lichtjaar – twee keer zo breed als de Melkweg. Dit is de grootste radiojet die ooit zo vroeg in de geschiedenis van het heelal is gevonden.
Om de eigenschappen van de quasar – zoals zijn massa en de snelheid waarmee hij materie opslokt – te achterhalen, onderzocht het team een specifieke lichtgolflengte die door quasars wordt uitgezonden: de MgII (magnesium) brede emissielijn. Dit signaal komt normaal gesproken in het ultraviolet voor, maar door de uitdijing van het heelal wordt het licht van de quasar ‘uitgerekt’ naar langere golflengten. Hierdoor bereikt het magnesiumsignaal de aarde in het nabij-infrarood, waar het met GNIRS kan worden gedetecteerd.
J1601+3102
De quasar, die de naam J1601+3102 heeft gekregen, ontstond toen het heelal nog geen 1,2 miljard jaar oud was – slechts 9 procent van zijn huidige leeftijd. Hoewel quasars soms massa’s hebben die miljarden keren groter zijn dan die van onze zon, is deze relatief klein en weegt hij ‘slechts’ 450 miljoen keer de massa van de zon. De dubbelzijdige jets vertonen een asymmetrie in zowel helderheid als lengte, wat suggereert dat een extreem omgevingseffect hen beïnvloedt.
Zwart gat
De resultaten verschaffen interessante nieuwe inzichten in de vorming van krachtige radiostraling in het vroege heelal. “Opmerkelijk genoeg heeft de quasar die deze gigantische radiojet aandrijft geen extreem zwaar zwart gat, in vergelijking met andere quasars”, vertelt Gloudemans. “Dit suggereert dat een superzwaar zwart gat of een uitzonderlijk hoge accretiesnelheid niet per se nodig zijn om zulke krachtige jets in het vroege heelal te creëren.”
Ruis
De eerdere schaarste aan grote radiojets in het vroege heelal werd vaak verklaard door de ruis van de kosmische microgolfachtergrond – de straling die is overgebleven van de oerknal. Deze achtergrondstraling dempt doorgaans het radiolicht van zulke verre objecten. “Maar omdat dit object zo extreem is, kunnen we het vanaf de aarde waarnemen, ondanks de enorme afstand”, legt Gloudemans uit. “Dit object toont aan wat we kunnen ontdekken door de krachten van verschillende telescopen, die op uiteenlopende golflengten werken, te bundelen.”
Wetenschappers hebben nog talloze vragen over hoe radiogheldere quasars zoals J1601+3102 zich onderscheiden van andere quasars. Het is bijvoorbeeld nog onduidelijk welke omstandigheden nodig zijn om zulke krachtige radiojets te creëren en wanneer de eerste radiojets in het heelal precies zijn ontstaan. Maar dankzij de combinatie van verschillende telescopen zijn astronomen nu in elk geval wel weer een stap dichter bij het begrijpen van deze mysterieuze kosmische fenomenen.
