Oddsen for suksess ville få en Vegas-bookie til å sitte opp og ta varsel. Men i en sjanse på én million millioner, har astronomer som undersøkte himmelen funnet en gruppe på fire tettpakkete kvasarer i en av de fjerneste delene av universet. Den sjeldne grupperingen kan være en begynnende galakse-klynge, og dens uvanlig kalde gassvugge kan få en ny tenking på hvordan vi modellerer det tidlige universet.
Relatert innhold
- Hva er universet? Ekte fysikk har noen svarbøyende svar
Kvasarer er blant de lyseste gjenstandene som er kjent - ifølge NASA gir hver av seg mer energi enn 100 modne galakser til sammen. Men kvasarer finnes bare i universets fjerneste rekkevidde og kan ikke sees med det blotte øye. På grunn av tiden det tar lys å reise så langt, er det å oppdage slike fjerne gjenstander som å se tilbake i tid, så astronomer tror at kvasarer er frøene til unge galakser, drevet av gasser som faller ned i de supermassive sorte hullene på kjernene. Når saken faller innover og kommer nær lysets hastighet, avgir den stråling som vi kan hente med teleskoper.
Kvasarfasen varer ikke lenge, bare omtrent en promille av en galakas levetid. Etter det dør lysstyrken når tilstrømningen av materien bremser, sier studieleder Joseph Hennawi, en astrofysiker ved Max Planck-instituttet i Tyskland. Å se to kvasarer tett sammen mens de fremdeles er lyse, er en chancy virksomhet, så teamet hans var ikke sikker på hva de ville finne da de satte seg til å kartlegge kvasarer ved hjelp av WM Keck-observatoriet på Hawaii. Til sin overraskelse fant de raskt fire av dem i umiddelbar nærhet, kosmisk sett. Kvartetten ligger i et område med himmel mindre enn 600 000 lysår på tvers av det som ligger rundt 10 milliarder lysår fra Jorden.
"Forfatterne fant det ved å undersøke miljøet til bare 29 lyse kvasarer, " sier Michele Trenti, universitetslektor ved University of Melbourne's School of Physics. "Så til pålydende virker det som å vinne i lotto med en håndfull billetter."
Det var ikke alt som var rart med denne kvasarkvartetten. Firemannen ble funnet inne i en sky med kald, mørk gass, og teamets observasjoner antyder at lignende skyer omgir rundt 10 prosent av titusenvis av kjente kvasarer. Det er rart, for i følge gjeldende teorier, bør kvasarer i grupper som dette være omgitt av varmt plasma, eller ionisert gass, ved en temperatur på omtrent 10 millioner grader.
"Hva dette betyr er at det er en fysisk prosess som modellene ikke fanger opp, " sier Hennawi, hvis team rapporterer om funnet denne uken i Science .
Dette Keck-teleskopbildet viser området med plass som er okkupert av den sjeldne kvasarkvartetten, med hvert kvasar indikert med piler. Kvasarene er innebygd i en gigantisk tåke med kjølig, tett gass som er synlig her som en blå dis. (Hennawi & Arrigoni-Battaia, MPIA) Så hva skjer? Området astronomene observerte har mye mer galakser i seg enn andre regioner, noe som antyder at kvasarkvartetten kan representere de tidlige stadiene av en galakse-klyngedannelse. Galaxy-klynger er blant de største objektene i universet, og måler hundrevis av millioner lysår fra ende til annen. Melkeveien er for eksempel en del av en klynge på 54 galakser kalt Local Group, som er omtrent 10 millioner lysår på tvers.
Å finne ut hvordan disse uvanlige kvasargrupperingene dannet kan hjelpe vår forståelse av hvordan universet vokste og utviklet seg - i likhet med å spore veksten av et foster til en voksen, slik at vi kan forstå hvordan en befolkning tar form. Det å hjelpe med datasimuleringene som forskere bruker for å teste modeller fra det tidlige universet, kan hjelpe, sier Hennawi. Et problem er imidlertid at simuleringene må dekke et bredt spekter av skalaer, fra hundrevis av millioner lysår til noen tusen. "Det er mye dynamisk rekkevidde, " sier Hennawi. Kvasarer er relativt små gjenstander, hver om størrelsen på solsystemet vårt, så det kan være vanskelig for en modell å vise hvordan de passer inn i det store bildet.
For eksempel er det mulig at mange tett avstander fra proto-galakser kolliderte og spydde ut gass i regionen, og skapte den gigantiske kvasarfylte skyen. Men det forklarer fortsatt ikke gasstemperaturen særlig godt. Heldigvis er dette sannsynligvis ikke den eneste kvartetten i sitt slag i universet, og å spore opp andre vil hjelpe astronomer med å finne ut hvordan de danner seg. "Nå som denne typen tåler er funnet, vet vi hvordan vi skal se dem, " sier Hennawi.
