En avlägsen quasars supermassiva svarta hål är förvånansvärt enormt för sin galax

Den första någonsin upptäckta synen på stjärnljus från en galax som hyser en av de mest avlägsna quasarna som är kända har avslöjat en astronomisk udda sak. Quasarer - sjudande ljusa galaktiska kärnor - tackar sin glans till den intensiva värmen som uppstår när gasen virvlar runt ett stort svart hål. Det svarta hålet som driver en kvasar 13 miljarder ljusår från Jorden är hälften så massivt som alla stjärnor runt omkring - en rekordhög kvot för en kvasarvärdsgalax, astronomerna rapporterar i en artikel som lämnades in den 14 oktober på arXiv.org. Hjälp oss att bli bättre genom att ta vår 15-frågors läsarenkät. Alla tidigare försök att skymta värdsgalaxen med Hubble Space Telescope misslyckades. Så astronomerna siktar istället med James Webb Space Telescope, eller JWST (SN: 6/20/23). Kvasaren, som heter ULAS J1120+0641 och är den fjärde fjärraste kända, överglänser sin galax med mer än 100 gånger (SN: 6/29/11). "Detta gör det mycket svårt att mäta [ljuset] från värdgalaxen," säger teammedlem Minghao Yue, en astronom vid MIT. Men under de 13 miljarder år som kvasarens ljus har rusat mot oss har universums expansion sträckt ljusvågorna med mer än 700 procent. Därför ser vi kvasarens synliga ljus vid infraröda våglängder, där JWST genomför de flesta av sina observationer. Det svarta hålet som driver kvazaren, finner astronomerna, är 1,4 miljarder gånger så massivt som solen, i linje med tidigare uppskattningar. Det nya är upptäckten av värdgalaxen, vars stjärnor sammanlagt motsvarar 2,6 miljarder solmassor. Det är litet jämfört med Vintergatan, vars stellära massa är cirka 60 miljarder solmassor. Men vid den tidpunkt då vi ser kvasaren, ungefär 750 miljoner år efter Big Bang, var alla galaxer unga, och även de flesta av de största galaxerna hade färre stjärnor än moderna jättar som vår egen. Det som verkligen sticker ut är förhållandet mellan det svarta hålet och dess galaxs stellära massa: Det väger in på 54 procent av galaxens stellära massa, jämfört med endast cirka 0,1 procent för centrala svarta hål i moderna jättagalaxer. "Det innebär att samutvecklingen mellan svarta hål och deras värdar i det tidiga universum måste vara mycket annorlunda" jämfört med moderna galaxer, säger Yue. Harvard University-astrofysikern Avi Loeb håller med. Han tror att kvasarens strålning har undertryckt stjärnbildning i värdgalaxen genom att värma dess gas (SN: 8/16/24). För att kollapsa och skapa stjärnor måste det interstellära gasen vara iskall; annars hindrar det termiska tryckets utåtriktade kraft gasen från att kollapsa och bilda nya stjärnor. "Om jag måste gissa," säger han, "är gasen inte tillräckligt kall för att skapa många stjärnor." Kvasaren kommer att stänga av i framtiden, säger Loeb. Då kan gasen i den omgivande galaxen kyla av och skapa stjärnor, vilket ökar galaxens stellära massa. Om vi kunde se galaxen som den är idag, kan dess svarta håls massa i förhållande till dess stellära massa mycket väl matcha jättar i närheten av oss. Tyvärr säger Yue att det nya arbetet inte tar upp mysteriet kring hur dessa enorma svarta hål växte sig så stora så snabbt efter Big Bang (SN: 1/18/21). Men observationerna visar en annan galax kolliderar med den som hyser kvasaren. Kollisionen sprider troligtvis gas in i det svarta hålet, vilket ökar dess redan betydande massa och också lyser upp kvasaren så att astronomer kan se den över ett sådant enormt avstånd.