I centrum av de flesta stora galaxer finns ett supermassivt svart hål (SMBH). När dessa svarta hål aktivt slukar materia förvandlas de till otroligt ljusstarka kvasarer. Men vissa kvasarer verkar vara inneslutna i tjocka dammoln, vilket gör dem svåra att upptäcka. I en ny studie har astronomer upptäckt 77 nya, dolda, ”kraftigt rödfärgade” kvasarer (HRQ).
Deras arbete ger det starkaste observationella stödet hittills för teorin att dessa objekt representerar ett kort övergångsstadium i galaxernas utveckling. Artikeln som beskriver den nya forskningen laddades upp till preprint-servern arXiv den 7 maj.
Dolda monster
Den ledande teorin om galaxernas utveckling föreslår att supermassiva svarta hål genomgår en kort men våldsam ”rödaktig” dammförmörkad tillväxtfas, utlöst av galaxfusioner. När två galaxer kolliderar strömmar gas inåt, vilket samtidigt utlöser intensiv stjärnbildning och matar det centrala svarta hålet.
Dammet som omger denna process gör strålningsdrivna vindar ännu kraftfullare, vilket förvandlar dessa objekt till motorer för extrem återkoppling.
Undersökningar som observerar vid optiska våglängder missar nästan helt kvasarer som är kraftigt dolda av stoft, eftersom dessa objekt är svaga och utspridda över himlen.
Hittills har cirka 50 kraftigt rödfärgade kvasarer bekräftats genom att söka efter dem via en tidskrävande process – att spåra dem en i taget med infraröda teleskop avsedda för ett enda mål. Och utan stora urval kan viktiga frågor om denna avgörande galaktiska övergångsfas inte besvaras med någon säkerhet.
Jakten på jättar
I en ny studie har teamet under ledning av Matthew Stepney vid Center of Excellence in Astrophysics and Related Technologies i Chile mer än fördubblat denna population av kraftigt rödfärgade kvasarer med hjälp av infraröda data och spektrofotometri från NASA:s SPHEREx-teleskop.
De upptäckte 77 nya dammförmörkade kvasarer när universum var mellan 1,6 och 4,3 miljarder år gammalt. Det nya urvalet inkluderar de första sju kraftigt rödfärgade kvasarna som någonsin identifierats vid rödförskjutningar över 3, inom de första 2,1 miljarder åren efter Big Bang.
För att sätta dessa fynd i sitt sammanhang jämförde teamet de kraftigt rödfärgade kvasarna med två andra populationer. Hot Dust-Obscured Galaxies (Hot DOGs) hör till de mest djupt begravda objekt som är kända, där deras emission domineras av hett och varmt stoft.
Blå kvasarer är däremot den mer välkända och helt oskymda klassen vars stoft redan har rensats bort, men de har fortfarande en stoftig torusstruktur runt det svarta hålet som lyser starkt i infrarött. Kraftigt rödfärgade kvasarer ligger mellan dessa två ytterligheter när det gäller skymning, men överraskande nog fann teamet att de har brist på hett stoft jämfört med till och med de oskymda blå kvasarerna.
Rensning
Även om de verkar svaga på grund av dammförmörkelse, rankades dessa objekt, efter korrigering för extinktion, bland de mest intrinsiskt lysande kvasarerna som är kända. Man fann dock att de avger mindre starkt vid infraröda våglängder associerade med dammiga strukturer som omger det svarta hålet.
Astronomer tror att denna kombination av extrem intrinsisk luminositet och uttömda dammreservoarer tyder på att kvasarerna befinner sig i en ”blow-out”-fas. Denna fas inträffar när kraftfull återkoppling från det aktivt matande svarta hålet börjar rensa bort den dammiga kokongen som omger galaxens kärna.
”Denna kombination av uttömda dammreservoarer i torus-skala och högre luminositeter jämfört med Hot DOGs och blå kvasarer stöder ett scenario där HRQ:er representerar en utblåsningsfas när stark återkoppling har börjat rensa de centrala regionerna från döljande material”, förklarar forskarna i artikeln.
De upptäckte också ett oväntat överskott av ultraviolett (UV) ljus i ungefär tre fjärdedelar av urvalet. Även om detta kan vara kvasarljus som sprids runt kanterna av den dammiga kokongen, noterar forskarna att stjärnbildning inom värdgalaxen också kan bidra till detta UV-överskott och, i vissa fall, till och med dominera.
”I framtida arbete kommer vi att utvidga urvalen ännu mer och utnyttja SPHEREx:s förmåga att täcka hela himlavalvet för att förstå antalstätheten och egenskaperna vid flera våglängder hos de ’dolda monster’ som verkar dominera svarta håls tillväxt vid den kosmiska middagen”, avslutar teamet.
Publiceringsuppgifter
Matthew Stepney et al, Hidden Monsters with SPHEREx I: A goldmine for heavily reddened quasars at cosmic noon, arXiv (2026). DOI: 10.48550/arxiv.2605.06791
