Kvasar observeret i 6 separate lys-gengivelser – Niels Bohr Institutet - Københavns Universitet

Videresend til en ven Resize Print Bookmark and Share

Niels Bohr Institutet > Nyheder > Nyheder 2013 > Kvasar observeret i 6 ...

07. august 2013

Kvasar observeret i 6 separate lys-gengivelser

Kvasarer er aktive sorte huller – primært fra det tidlige univers. Med en særlig metode, hvor man observerer lys, der på grund af tyngdekraften er blevet afbøjet på dets vej gennem universet, har en gruppe fysikstuderende fra Niels Bohr Institutet observeret en kvasar, hvis lys er afbøjet og gengivet i seks separate billeder. Det er første gang, man har observeret en kvasar med så mange lysgengivelser. Resultaterne er publiceret i det videnskabelige tidsskrift, Astrophysical Journal.

Når aktive sorte huller opsluger stoffer, opvarmes de enorme gasskyer rundt om og lyser op med en ufattelig kraftig lysudstråling, der er stærkere end lyset fra 1000 galakser. (Kunstnerisk gengivelse)

En gruppe 3. års astrofysikstuderende på Niels Bohr Institutet skulle på en uges kursus og observere på det Nordiske Optiske Teleskop, NOT på La Palma i Spanien. Fire af de studerende ville lave et projekt sammen, og de fandt en ny, spændende observation, som den norske astronom Håkon Dahle havde registreret, men endnu ikke havde studeret yderligere.

"Ganske som 'almindelige' forskere, skulle de nu lave en ansøgning om observationstid på det Nordiske Optiske Teleskop", fortæller professor Johan Fynbo, der var deres vejleder på sommerkurset.

De studerende fik bevilget observationstid, og allerede første nat var der spændende nyt i kikkerten.

På grund af den særlige gravitationelle linse-effekt, hvor lyset afbøjes, når det passerer tunge objekter som f.eks. galaksehobe, har en gruppe fysikstuderende på Niels Bohr Institutet observeret en kvasar, hvis lys var gengivet seks gange. Det er aldrig før set.
(Håkon Dahle, Nordisk Optiske Teleskop)

"Vi havde tre timer til at observere i, og allerede efter en time havde vi det første spektrum. Det var nyt for os, men vi kunne med det samme se, at det var en kvasar. Et typisk kendetegn fra en kvasar er, at lyset har brede emissionslinjer fra gas tæt på det sorte hul. Vi blev meget begejstrede og gik videre til de andre 'kandidater' fra observationen, og senere samme nat fandt vi endnu en lysgengivelse af kvasaren", fortæller Thejs Brinckmann, der sammen med Mikkel Kristensen, Mikkel Lindholmer og Anders Nielsen var de astrofysikstuderende på projektet.

Ekstremt lysstærke kvasarer

Lyset, de observerede, kom fra en kvasar, som er et aktivt, supermassivt sort hul i centrum af en fjern galakse. Sådanne aktive, supermassive huller opsluger gas fra dens omgivelser. På grund af den enorme tyngdekraft trækkes gasserne fra omgivelserne ind mod det sorte hul med kolossal stor hastighed og opvarmer gasserne tæt på det sorte hul til millioner af grader. Denne ekstremt hede gas udsender stråling, der så opvarmer de enorme tætte skyer af støv og gas, som cirkulerer i en lidt større afstand fra det sorte hul. Varmen får gassen til at lyse op med en ufattelig kraftig lysudstråling – stærkere end lyset fra mange galakser.

Nordisk Optisk Teleskop NOT) er placeret på La Palma i Spanien. Her er luften så klar og rolig, at man med det 2,5 m teleskop kan observere fjerne objekter i universet. (Iair Arcavi)

Kvasarer er altså ekstremt lysstærke og kan observeres tværs gennem hele universet. Men lys bevæger sig ikke altid i en lige linje. Lys påvirkes af tyngdekraften fra de objekter, det møder på sin vej.

"Lyset fra denne kvasar har været mere end 11 milliarder år undervejs til Jorden. Mellem kvasaren og Jorden er der en samling af hundreder af galakser – en galaksehob. Denne galakse-hob har så stor tyngdekraft, at den trækker i lyset fra kvasaren. Så i stedet for at stråle i lige linjer ud fra kvasaren, afbøjes lyset i en bue rundt om galaksehoben. På dén måde kan man observere ikke bare ét, men flere billeder fra samme kvasar. Det kaldes gravitationel linseeffekt", forklarer Johan Fynbo.

Målte flere spektre

I løbet af den tildelte observationstid i tre nætter tog de fire fysikstuderende spektre af fire forskellige billeder, som kunne stamme fra den samme kvasar.

"Vi analyserede spektrene og vi kunne se, at tre af spektrene stammede fra kvasaren", fortæller Thejs Brinckmann.

Da den norske astronom Håkon Dahle, der oprindeligt havde fundet kilderne til kvasaren, hørte om de studerendes observationer, syntes han, de var så spændende, at han besluttede sig for at undersøge feltet yderligere. Da han en måned senere skulle til NOT, observerede han derfor tre andre såkaldte 'kandidater' til kvasaren, og de viste sig alle at være lys fra samme kvasar.

Aldrig før observeret

"Det er første gang, der er observeret en kvasar, hvis lys er gengivet eller 'linset' i seks separate billeder", fortæller Johan Fynbo. 'Linsede' kvasarer er sjældne, og man ser typisk to eller tre lys-gengivelser. Seks billeder af den samme kvasar har man aldrig før observeret.

De fire fysikstuderende Anders Nielsen, Mikkel Kristensen, Mikkel Lindholmer og Thejs Brinckmann, arbejdede sammen på et projekt på det Nordiske Teleskop på La Palma i Spanien, og de observerede en kvasar, som var afbilledet seks gange. Det er aldrig før set.

Ud over selve kvasaren, får man også andre spændende informationer. En kvasar står og varierer i lysstyrken, og man kan måle, at der er en forskellig ankomsttid for lyset fra de forskellige observationer, fordi der ikke er lige lang vej for hver lysbane. På den måde kan man beregne den geometriske model for lysets bane. Man kan også beregne massen af galaksehoben, og man kan beregne det, der kaldes Hubbles parameter, som fortæller om universets udvidelse.

For de studerende har det været en utrolig oplevelse. "Det er det ypperste at kunne få lov til at være med i noget, som er forskningsrelevant så tidligt i studiet", siger Thejs Brinckmann, der nu har fået endnu mere blod på tanden i forhold til en fremtid som forsker.

Artikel i Astrophysical Journal >>>