Astronomen bestätigen zweitentfernteste Radiogalaxie, leistungsstärkste ihrer Art

Astronomen haben eine Radiogalaxie bestätigt, deren Licht aus einer Zeit vor fast 12,5 Milliarden Jahren stammt, heißt es in einer am 23. September auf dem arXiv-Preprint-Server eingestellten Arbeit. Die Quelle TXS 2354+015 liegt bei einer Rotverschiebung von 4,946, einem Entfernungsmaß, das darauf beruht, wie stark die Expansion des Universums ihr Licht gedehnt hat. Bei dieser Rotverschiebung war das Universum weniger als 1,2 Milliarden Jahre alt. Das Team wurde von Barbara Balmaverde vom INAF-Astrophysikobservatorium Turin geleitet.

Radiogalaxien wie diese werden angetrieben, wenn Material auf das zentrale supermassereiche Schwarze Loch einer Galaxie fällt. Die daraus resultierende Akkretionsaktivität kann laut der Arbeit einen aktiven galaktischen Kern antreiben und relativistische Plasmajets ausstoßen – Ströme geladener Teilchen, die sich nahezu mit Lichtgeschwindigkeit bewegen –, die große Mengen an Radiowellen erzeugen. Astronomen nennen solche Objekte radiolaute aktive galaktische Kerne, oder RLAGNs.

Das Team fand die Galaxie, indem es tiefe optische Aufnahmen der Subaru-Hyper-Suprime-Cam-Subaru-Strategic-Program-Durchmusterung mit Radiokatalogen kombinierte, darunter TGSS bei 150 MHz und VLASS bei 3 GHz. Es suchte nach Galaxien mit einer „Dropout“-Signatur, bei der dazwischenliegende Wolken aus neutralem Wasserstoff ultraviolettes Licht absorbieren und das beobachtete optische Spektrum abrupt abfallen lassen. Die Suche umfasste Rotverschiebungen von 4,5 bis 5,3, als das Universum 1,1 Milliarden bis 1,3 Milliarden Jahre alt war.

Die Forschenden bestätigten die Rotverschiebung anhand einer markanten Lyman-Alpha-Emissionslinie und einer zweiten, schwächeren Emissionslinie. Sie prüften außerdem, ob es sich bei den optischen und Radiosignalen um eine zufällige Überlagerung handelte; laut der Arbeit sprachen die genaue Positionsübereinstimmung, die seltene Radiohelligkeit und das erwartete Verhältnis zwischen Radio- und optischer Emission allesamt für eine echte Radioquelle mit einem optischen Gegenstück. Die Arbeit berichtet, dass TXS 2354+015 die zweitentfernteste jemals gefundene Radiogalaxie ist.

Als die Forschenden ihre intrinsische Radioleistung berechneten, so heißt es in der Arbeit, erwies sich TXS 2354+015 als leistungsstärker als jede andere bekannte Radiogalaxie mit hoher Rotverschiebung in der vorhandenen Literatur. Laut der Arbeit sind die meisten leistungsstarken Radiogalaxien des frühen Universums von einer Blase aus staubhaltigem Gas verborgen, wobei nur der Radiojet entweichen und direkt gesehen werden kann. Die Arbeit merkt an, dass eine Studie aus dem Jahr 2024 nahelegt, dass bis zu 90 % dieser Quellen bei Rotverschiebungen größer als 3,5 in den ultravioletten und optischen Bändern verborgen sein könnten, was sie schwer auffindbar und spektroskopisch schwer zu bestätigen macht. Der vorherrschende Ansatz zur Jagd auf Radioquellen, der ungewöhnlich steile Spektren identifiziert, scheint einen großen Teil der tatsächlichen Population zu übersehen, fügt die Arbeit hinzu.