Euclides kijkt niet alleen naar de lucht. Het is graven door de tijd.
De telescoop van de European Space Agency heeft 31 voorheen onbekende quasars opgespoord. Dit zijn niet zomaar vage vlekken. Het zijn de brullende kernen van superzware zwarte gaten die materie opeten in de kinderschoenen van het heelal. Sommigen schijnen met de helderheid van een biljoen zonnen. Ze dateren allemaal uit de tijd dat de kosmos nog geen 5% van zijn huidige leeftijd had.
Dit verandert de manier waarop we het vroege heelal zien.
Tientallen jaren lang hebben astronomen op deze objecten gejaagd. Ze waren op zoek naar antwoorden. Meer specifiek: hoe werden zwarte gaten zo snel zo groot? De zoektocht was lastig omdat deze objecten zeldzaam zijn. Flauwvallen. Gemakkelijk verward met dichterbij gelegen sterren. Tot nu toe.
De zwakke reuzen vinden
Vóór Euclides konden onderzoeken alleen de helderste oude quasars vinden. Het zeldzaamste van het zeldzame. Daardoor bleven astronomen over met een kleine steekproefomvang. Een scheef beeld. Ze wisten dat de reuzen bestonden, maar misten de bevolking achter hen.
Euclides veranderde het spel. Het werd in 2023 gelanceerd en scant grote delen van de hemel in infrarood. Het vangt licht op dat eerdere telescopen misten. Dit maakt een volkstelling mogelijk. Een echte.
“Euclide is een echte gamechange”, zegt Daming Yang van de Universiteit Leiden. Hij leidde het ontdekkingspapier.
Yang wijst erop dat Euclides zwakker licht opvangt over grote gebieden. Het laat ons betere vragen stellen. Niet alleen bestonden ze? Maar hoe vaak kwamen ze voor?
De nieuwe gegevens omvatten 31 quasars. Het monster gaat 13,5 miljard jaar terug. We zien licht dat deze objecten verliet toen het heelal nog een baby was.
“Door ze te vinden en te bestuderen, begrijpen we beter hoe enorme systemen zo snel zijn ontstaan. Een van de grootste mysteries in de astrofysica.”
Afstandsrecords breken
Van deze 31 objecten hebben er 12 een roodverschuiving van 7 of meer.
Roodverschuiving meet hoeveel de uitdijing van het heelal het licht heeft uitgerekt. Een hogere roodverschuiving betekent ouder licht. Een roodverschuiving van 7 plaatst het object binnen de eerste 770 miljoen jaar kosmische tijd.
De oudste twee vestigden nieuwe records.
EUCL J1729002.75+064101.8 en EUCL J125808.55+070543.2.
Hun roodverschuivingen zijn 7,79 en 7,69. Ze bevinden zich op een afstand van 13,1 en 13,3 miljard lichtjaar. Ze straalden al toen het heelal nog maar 670 miljoen jaar oud was. Dit is eerder dan alle eerder bekende quasars.
Antonio La Marca, een ESA Research Fellow van het Euclid-team, noemt het een enorme sprong.
Het kostte astronomen meer dan tien jaar om de eerste tien quasars met een hoge roodverschuiving te vinden. Euclides overtrof dat totaal in één jaar.
“Het Euclid-team heeft voor het eerst een echte volkstelling gehouden”, zegt La Marca.
Dit is een fundamentele stap. We gaan van het ontdekken van uitzonderingen naar het begrijpen van de regel.
Binnenin de motor van het vroege universum
Waarom zijn deze quasars belangrijk? Ze verlichten de kosmische dageraad.
Silvia Belladitta en collega’s keken aandachtig naar de op een na oudste quasar. De gegevens zijn onthullend. Het zwarte gat bevindt zich in een sterrenstelsel vol gas en stof. Er vormen zich daar in een razend tempo sterren.
Deze omgeving suggereert een verband.
Het superzware zwarte gat had een enorme voedselvoorraad nodig om zijn quasargloed van energie te voorzien. Het gaststelsel was bezig datzelfde gas in sterren te veranderen. Ze groeiden samen. Co-geëvolueerd.
Deze objecten verschenen tijdens het tijdperk van re-ionisatie.
Vóór deze periode maakte het heelal de ‘donkere eeuwen’ door. Waterstofgas was koud en neutraal. Energetisch licht van de eerste sterren, sterrenstelsels en quasars ontdeed elektronen van atomen. Het gas werd geïoniseerd. De kosmos werd transparant. Gestructureerd.
Deze oude quasars maakten deel uit van die transitie. Ze hielpen de mist op te ruimen.
“Oude quasars zijn tijdmachines”, zegt ESA-projectwetenschapper Valeria Pettorino.
Ze lieten ons onderzoeken hoe de eerste sterrenstelsels ontstonden. Ze zijn zeldzaam. Maar ze zijn ook cruciaal.
Wat komt erna
De capaciteiten van Euclides zijn verschillend. In de ruimte gebaseerd infrarood zicht. Scherpe beeldvorming. Diepte. Brede dekking. Het pikt verre objecten efficiënt op.
Maar de telescoop is slechts de helft van het verhaal.
Voor de gegevensverwerking waren duizenden wetenschappers en ingenieurs van het Euclid Consortium nodig. Ze doorzochten enorme datasets. Ze vonden deze zeldzame quasars. Nu kunnen grondtelescopen ze verder bestuderen.
De 31 quasars zijn afkomstig uit de Euclid Wide Survey. Dat onderzoek zal uiteindelijk meer dan een derde van de hemel bestrijken.
Terwijl Euclides miljarden sterrenstelsels in kaart brengt, zal het aantal oude quasars waarschijnlijk stijgen. De gegevens zullen ook licht werpen op donkere materie. Over kosmische geschiedenis. Over de grootschalige structuur van het heelal.
We beginnen nu pas de randen te zien van wat er is. Het licht van deze biljoen zonobjecten heeft 13 miljard jaar gereisd om ons te bereiken. En nu vertelt het ons hoe het allemaal begon.
