Un quasar prăfuit din universul timpuriu: gaura neagră care crește rapid la mai puțin de un miliard de ani după Big Bang
O echipă de cercetători a publicat pe serverul de preprinturi arXiv, pe 9 octombrie, un studiu care detaliază observațiile unui quasar prăfuit, denumit J1440+0019, situat la un deplasament spre roșu de 6,5488. Obiectul datează dintr-o perioadă în care universul avea mai puțin de un miliard de ani, iar în centrul său se află o gaură neagră supermasivă cu o masă de aproximativ 1,1 miliarde de mase solare, care acumulează materie într-un ritm accelerat.
Studiul, condus de Daming Yang de la Observatorul Leiden, combină spectroscopia NIRSpec a nucleului realizată cu telescopul spațial James Webb (JWST) cu observațiile Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), care au vizat gazul rece și praful din galaxia gazdă. Quasarul fusese descoperit anterior în cadrul sondajului Subaru High-z Exploration of Low-Luminosity Quasars (SHELLQs).
Spectrul obiectului J1440+0019 are o formă care corespunde întunecării cauzate de praf și prezintă linii de emisie proeminente. Împreună cu obscurarea accentuată, aceste caracteristici indică prezența unui quasar ascuns moderat de praf de-a lungul liniei de vedere. Echipa îl descrie drept un quasar „roșu de tip 1”: nucleul este observat direct, dar prin intermediul unei extincții moderate de praf.
Cercetătorii au identificat mai multe caracteristici deplasate spre albastru, ceea ce indică o mișcare spre observator. Trei sisteme de absorbție cu ionizare ridicată apar deplasate spre albastru față de componenta care se îndepărtează, iar vitezele lor au fost estimate la până la 3.600 de kilometri pe secundă, un semn puternic al unor fluxuri nucleare rapide.
Observațiile ALMA arată că galaxia gazdă este deosebit de luminoasă în emisia de carbon ionizat, plasându-se printre cele mai strălucitoare surse cunoscute de acest tip la deplasamente spre roșu mai mari de 6. După corectarea pentru extincție, echipa a estimat ritmul de acumulare al găurii negre: obiectul radiază la aproximativ 80% din luminozitatea sa Eddington.
Galaxia conține o cantitate estimată de 400 de milioane de mase solare de praf și are un ritm de formare stelară cu o limită superioară de aproximativ 1.330 de stele asemănătoare Soarelui pe an. Praful care întunecă nucleul seamănă cu cel al quasarilor „moderat roși” din universul local, însă rezervorul de praf al galaxiei amintește de sistemele puternic roșite. Comparativ cu alți quasari roși din universul timpuriu, cercetătorii au găsit atât asemănări, cât și deosebiri, concluzionând că sursele roșii și obscure „acoperă stări de acumulare și proprietăți ale galaxiei gazdă diverse”.
Echipa notează că doar 5,5 minute de observații ALMA au fost suficiente pentru a extrage principalii indicatori ai gazului și prafului, ceea ce arată potențialul de a identifica eficient sistemele bogate în praf. Astfel de sondaje ar putea semnala candidați promițători pentru observații spectroscopice ulterioare, cu un cost redus de timp la ALMA. Cercetătorii consideră, de asemenea, că misiunile Euclid și Roman vor putea construi un eșantion mai complet de quasari roși și vor contribui la acoperirea lacunelor observaționale.
