Ein kosmischer Tanz zweier verschmelzender Galaxien, von denen jede einen Quasar enthält, ist ein seltener Fund. Quasare entstehen durch supermassive Schwarze Löcher, die schnell Materie verschlingen.
Astronomen haben mehrere Paare solcher verschmelzender Galaxien oder “Doppel”-Quasare entdeckt. Dies gelang mit dem Subaru Telescope, dem W.M. Keck Observatory und dem Gemini Observatory, die sich auf dem Maunakea auf Hawaii befinden. Diese Doppelquasare sind so selten, dass ein Forschungsteam unter Leitung des Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe der University of Tokyo schätzt, dass nur 0,3 Prozent aller bekannten Quasare zwei supermassive Schwarze Löcher auf Kollisionskurs enthalten.
Die Studie wurde am 27. August 2020 im Astrophysical Journal veröffentlicht.
“Trotz ihrer Seltenheit repräsentieren sie ein wichtiges Stadium in der Entwicklung von Galaxien, in dem der zentrale Gigant wach ist, Masse zulegt und möglicherweise das Wachstum seiner Heimatgalaxie beeinflusst”, sagte Shenli Tang, Doktorand an der University of Tokyo und Co-Autor der Studie.
Quasare gehören zu den hellsten, energiereichsten Objekten im Universum und werden von supermassiven Schwarzen Löchern versorgt, die Millionen bis Milliarden Mal massereicher als unsere Sonne sind. Wenn Materie ein Schwarzes Loch im Zentrum einer Galaxie umkreist, wird sie auf hohe Temperaturen aufgeheizt und setzt so viel Licht frei, dass der Quasar seine Heimatgalaxie überstrahlen kann. Das macht ein verschmelzendes Galaxienpaar mit Quasaraktivität schwer auffindbar. Es ist schwierig, das Licht der beiden Quasare zu trennen, weil sie sich in großer Nähe zueinander befinden. Auch die Beobachtung eines ausreichend großen Himmelsausschnitts, um diese seltenen Objekte in genügender Anzahl zu beobachten, ist eine Herausforderung.
Um diese Hindernisse zu überwinden, nutzte das Team einen empfindlichen Weitfeld-Survey des Himmels, der mit der Hyper Suprime-Cam (HSC) Kamera an dem Subaru Telescope erstellt wurde.
“Um unsere Arbeit zu vereinfachen, begannen wir damit, die 34.476 bekannten Quasare des Sloan Digital Sky Survey mit HSC-Bildern zu identifizieren, um jene mit zwei (oder mehr) unterscheidbaren Zentren zu identifizieren”, sagte der Hauptautor John Silverman vom Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe. “Ehrlich gesagt, hatten wir anfangs gar keine Doppelquasare gesucht. Wir untersuchten Bilder dieser hellen Quasare, um festzustellen, in welchen Galaxientypen sie bevorzugt liegen. Dann begannen wir Exemplare mit zwei optischen Quellen in ihren Zentren zu sehen, wo wir nur eine erwartet hatten.”
Das Team identifizierte 421 vielversprechende Kandidaten. Es gab jedoch immer noch die Möglichkeit, dass viele davon keine Doppelquasare sind, sondern zufällige Projektionen wie Sternlicht aus unserer eigenen Galaxie. Die Bestätigung erforderte detaillierte Analysen des Lichts von den Kandidaten, um nach definitiven Anzeichen für zwei verschiedene Quasare zu suchen.
Mit dem Low Resolution Imaging Spectrometer (LRIS) am Keck Observatory und dem Near-Infrared Integral Field Spectrometer am Gemini Observatory identifizierten Silverman und sein Team drei Doppelquasare, von denen zwei bislang unbekannt waren. Jedes Objekt in den Paaren zeigte die Signatur von Gas, das sich unter dem Einfluss eines supermassiven Schwarzen Lochs mit tausenden Kilometern pro Sekunde bewegt.
Die neu entdeckten Doppelquasare demonstrieren die Vorzüge von Weitfeldaufnahmen in Kombination mit hochauflösenden spektrografischen Beobachtungen, um diese schwer nachweisbaren Objekte zu enthüllen. Sie sind ein Schlüssel, um das Wachstum von Galaxien und ihrer supermassiven Schwarzen Löcher besser zu verstehen.
(THK)
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