Μια ομάδα αστρονόμων που καθοδηγείται από τον Niel Brandt του Πανεπιστημίου της Pennsylvania, έχει ξεκινήσει ένα project για να ανιχνεύσει τις ιδιότητες με τη βοήθεια των ακτίνων-Χ των quasars με τη μεγαλύτερη ερυθρή μετατόπιση. Για αυτό χρειάστηκαν να χρησιμοποιήσουν την νέα γενιά των διαστημικών παρατηρητηρίων ακτίνων-X όπως ο XMM-Newton (X-ray Multimirror Mission - Newton)

Το διαστημικό παρατηρητήριο ακτίνων Χ, XMM - Newton που βρίσκεται σε τροχιά γύρω από τη Γη, ανίχνευσε πρόσφατα το πιο απόμακρο έως σήμερα quasar, το οποίο έχει απόσταση περίπου 12 - 13 δισεκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη (Τρέχουσες εκτιμήσεις ανεβάζουν την ηλικία του σύμπαντος μεταξύ των 12 έως 15 δισεκατομμύρια έτη φωτός).   Αρα μόνο 1 δισ. έτη μετά τη δημιουργία του σύμπαντος.

Τα quasars ("quasi stellar", ημι-αστέρες, λέγονται έτσι γιατί μοιάζουν με αστέρες) από την άλλη μεριά είναι αστρονομικά αντικείμενα με μέγεθος όσο το ηλιακό μας σύστημα και ικανότητα εκπομπής ενέργειας χίλιες φορές περισσότερη από ολόκληρο το γαλαξία μας. Το κβάζαρ με την κωδική ονομασία SDSS 1044-0125 παρουσιάζει ερυθρή μετατόπιση z=5,80 και συνεχίζει να απομακρύνεται από τη Γη με τεράστια ταχύτητα. Συγκριτικά αναφέρουμε ότι το πρώτο κβάζαρ (3C 273) ανακαλύφθηκε το 1963 και παρουσίαζε ερυθρή μετατόπιση z=0.16.   Περισσότεροι από δέκα χιλιάδες quasars έχουν στη συνέχεια βρεθεί.

Οι κοσμικές αποστάσεις βρίσκονται με τη βοήθεια της ερυθρής μετατόπισης z. Το z δείχνει πόσο μετατοπίστηκε μια γραμμή του φάσματος προς το ερυθρό. Όσο μεγαλύτερη είναι η ερυθρή μετατόπιση, τόσο πιο απόμακρο και παλαιότερο είναι το αντικείμενο. Μπορεί να ιφείλεται στο φαινόμενο Doppler λόγω της ταχύτητας που απομακρύνεται το quasar είτε στην διαστολή του σύμπαντος. Για παράδειγμα αν η μετατόπιση z είναι πάνω από 4 δείχνει πως το φως έχει ματατοπιστει πάνω από 400%, ώστε οι υπεριώδεις γραμμές εμφανίζονται στο κόκκινο τμήμα του φάσματος.

"Θέλουμε να διεισδύσουμε στα αρχικά στάδια δημιουργίας του σύμπαντος, αμέσως μετά το Big Bang, και αυτό μπορούμε να το πετύχουμε μόνο εάν μελετήσουμε quasar μεγάλης ερυθρής μετατόπισης" δήλωσε ο Neil Brandt.

Το παρατηρητήριο XMM-Newton

Το XMM - Newton ανήκει στην Ευρωπαϊκή Διαστημική Υπηρεσία (ESA) και άρχισε το έργο του στις 2 Φεβρουαρίου 2000. Αποτελεί το μεγαλύτερο διαστημικό τηλεσκόπιο ακτίνων Χ που έχει τεθεί έως σήμερα σε τροχιά γύρω από τη Γη.

Εκτός από τα δύο φασματόμετρα ακτίνων-Χ, τα οποία σχεδιάστηκαν και κατασκευάστηκαν από αστροφυσικούς του Πανεπιστημίου της Columbia, το εν λόγω διαστημικό παρατηρητήριο μεταφέρει τρεις κάμερες ακτίνων-Χ και μία κάμερα διαμέτρου 30 εκατοστών που λαμβάνει φωτογραφίες στο ορατό μέρος του φάσματος.

Με τη βοήθεια του παραπάνω επιστημονικού εξοπλισμού οι αστρονόμοι έχουν τη δυνατότητα να μελετήσουν τη συμπεριφορά και τη φύση των αερίων που εκλύονται από τα άστρα και το διαστρικό υλικό, τη στιγμή που αυτά έλκονται από τα βαρυτικά πεδία πολύ θερμών αντικειμένων, όπως για παράδειγμα είναι τα άστρα νετρονίων υψηλής πυκνότητας και οι μαύρες τρύπες.

Αυτή τη στιγμή, η μελέτη με τις ακτίνες-Χ επικεντρώνεται μόνο στα αντικείμενα υψηλών ερυθρών μετατοπίσεων όπως τα quasars. Αλλά εαν το επίπεδο της ροής του φωτός παραμένει χαμηλό,  τότε πρέπει να περιμένουμε την επόμενη γενιά παρατηρητηρίων όπως είναι ο XEUS, που βρίσκεται στο στάδιο της μελέτης.

Κατά τη διάρκεια μιας οκτάωρης παρατήρησης στο τέλος του Μαϊου, η κάμερα του παρατηρητηρίου EPIC-pn βρήκε αυτού του quasar την εκπομπή σε ακτίνες-X. Με έκπληξη οι επιστήμονες είδαν να ανιχνεύονται μόνο 30 φωτόνια ακτίνων-Χ που ήταν περίπου 10 φορές περισσότερη ακτινοβολία που ανέμεναν. Τέτοιος μικρός αριθμός φωτονίων δεν επιτρέπει λεπτομερή φασματική ανάλυση, αλλά η ροή και η φωτεινότητα, θα μπορούν να υπολογιστούν.

Το SDSS 1044-0125 μπορεί να είναι ένας πρόδρομος quasar. "Η τεράστια μαύρη οπή του - 3 δισεκατομμύρια φορές τη μάζα του Ηλιου μας - θα μπορούσε να υφίσταται μια εκθετικά ισχυρή διαδικασία συσσώρευσης." εξηγεί ο Brandt. "Η συσσώρευση θα είναι τόσο ταχύτατη που ακόμη και οι ακτίνες-Χ που δημιουργούνται από τις τεράστιες θερμοκρασίες σύρονται (εξαφανίζονται) προς την μαύρη τρύπα. Αυτό το φαινόμενο που καλείται 'Super-Eddington' συσσώρευση θα μπορεί να εξηγήσει τον σχηματισμό τέτοιων τεράστιων μαύρων οπών σε λιγώτερο από ένα δισεκατομμύριο έτη μετά το Big Bang".

Παραδείγματα της σημαντικής επιστημονικής προσφοράς του XMM-Newton

1. Η ανάλυση της φύσης των υλικών που άφησε πίσω της η έκρηξη του υπερκαινοφανή αστέρα (supernova) N132D στο Μεγάλο Νέφος του Μαγγελάνου (LMC). Εντοπίστηκαν εννιά διαφορετικά χημικά στοιχεία συμπεριλαμβανομένου του οξυγόνου και του σιδήρου. Τα στοιχεία αυτά αναμένεται να βοηθήσουν τους αστρονόμους στην εκτίμηση της μάζας και της κατηγορίας του αστέρα που εξερράγη.

2. Η μελέτη των αερίων υψηλής θερμοκρασίας (της τάξεων των εκατομμυρίων βαθμών Κελσίου) που εντοπίζονται στο διαγαλαξιακό χώρο στα σμήνη γαλαξιών. Το σμήνος γαλαξιών «Coma», για παράδειγμα, υπήρξε ένας από τους πολλούς στόχους του παρατηρητηρίου στον οποίο και «έριξε» άπλετο φως.

3. Η λεπτομερής φασματική ανάλυση του κεντρικού τμήματος και των πιδάκων αερίων, ενός από τους μεγαλύτερους ελλειπτικούς γαλαξίες, του Μ87, ο οποίος βρίσκεται στο σμήνος γαλαξιών «Virgo».