Международная группа исследователей, в состав которой входили ученые из Мичиганского университета (США), использовала космический телескоп Euclid Европейского космического агентства (ESA) для обнаружения 31 одного из самых древних квазаров, когда-либо наблюдавшихся.
Эра реионизации и новые открытия
Эти квазары настолько древние, что относятся к так называемой эпохе реионизации Вселенной, периоду формирования первых звезд, галактик и сверхмассивных черных дыр. Результаты исследования были опубликованы в журнале Astronomy & Astrophysics.
Косоавтор нового исследования, Джиньи Ян, ассистент-профессор Департамента астрономии Мичиганского университета, отметила: «Это действительно захватывающе». Она добавила, что эти яркие квазары, излучающие из глубины эры реионизации — последнего крупного перехода в истории нашей Вселенной, — предоставляют ценную информацию о том, как космос возник из темноты и как сформировались первые сверхмассивные черные дыры.
Популярное
Что такое квазары?
Квазары являются одними из самых ярких и энергетически мощных объектов во Вселенной. Они питаются сверхмассивными черными дырами, поглощающими материю в центрах галактик. Хотя их жизнь коротка по сравнению с продолжительностью жизни галактики, в этот относительно короткий период они могут светить в сотни или тысячи раз ярче, чем остальная часть их галактик-хозяев.
Обнаружение самых далеких квазаров позволяет астрономам изучать примитивную Вселенную. Однако древние квазары встречаются редко, поскольку мало галактик успели достаточно вырасти, чтобы стать их хозяевами. Кроме того, их трудно найти, так как их первоначальный свет слаб и легко маскируется звездами.
Роль телескопа Euclid
По словам соавтора исследования Фейге Ванга, научного сотрудника по астрономии Мичиганского университета, миссия Euclid, начавшая свой космологический обзор в феврале 2024 года, открывает новую главу в этих поисках. Он заявил: «Миссия Euclid полностью меняет правила игры». Среди 31 обнаруженного квазара 12 имеют красное смещение выше 7, что более чем вдвое превышает количество известных квазаров с таким высоким красным смещением.
Красное смещение — это мера растяжения длины волны света астрономического объекта из-за расширения Вселенной. Чем дольше свет путешествует к нам — то есть, чем дальше источник и чем раньше он был испущен — тем больше будет его красное смещение. Таким образом, наблюдение за объектами с высоким красным смещением позволяет астрономам заглянуть в прошлое и изучить Вселенную в ее более молодом состоянии.
Ранее рекорд самого далекого квазара принадлежал открытию, сделанному Вангом и Яном в 2021 году, с красным смещением 7,64. Новое исследование включает два квазара, которые побили этот рекорд: один с красным смещением 7,69 и другой с 7,77. Это означает, что оба появились в пределах 670 миллионов лет после Большого взрыва, и их свет достиг нас более 13 миллиардов лет назад.
Беспрецедентная глубина обзора
Отличительной особенностью Euclid является его беспрецедентное сочетание глубины и покрытия неба. Это позволяет космическому телескопу обнаруживать квазары, которые в десять- или стократ слабее, чем те, что находили в предыдущих широкоугольных обзорах.
Дамин Ян, ведущий автор исследования и аспирант Лейденского университета (Нидерланды), назвал Euclid «уникальным инструментом для охоты за квазарами». Он пояснил, что ранее можно было найти лишь небольшое количество самых ярких древних квазаров, тогда как Euclid дает возможность гораздо эффективнее искать в больших областях неба, чтобы уловить более слабый свет.
Несмотря на то, что Euclid ускоряет поиск кандидатов в древние квазары, астрономы также полагаются на ряд других телескопов и инструментов для подтверждения и характеристики этих объектов. Например, команды Джиньи Ян и Ванга, включая постдока Мичиганского университета Сянью Цзиня, использовали Телескопы Магеллан в Лас-Кампанасской обсерватории в Чили для анализа кандидатов, найденных Euclid. Они подтвердили десять из 31 квазара, обнаруженных в этом исследовании.
Будущие направления исследований
В дальнейшем они и их коллеги из Консорциума Euclid — состоящего из 2,6 тысяч участников из 18 стран — продолжат поиск более древних и многочисленных квазаров, чтобы ответить на вопросы о примитивной Вселенной.
Команда Яна исследует, как растут эти первые сверхмассивные черные дыры и как они влияют на эволюцию своих галактик-хозяев. Команда Ванга изучает крупномасштабные среды вокруг этих квазаров, рассматривая их место в космической паутине галактик.
Недавно обнаруженные квазары также могут послужить ориентирами для Телескопа чрезвычайно большого размера (ELT), когда он начнет работу, что запланировано на 2029 год. Этот 39-метровый телескоп станет крупнейшим в мире, работающим с видимым и инфракрасным светом, при этом Мичиганский университет является единственным университетом США, участвующим в его проектировании и строительстве.
Ян подчеркнула: «Мы хотим ответить на вопросы о том, как образовались эти квазары, какие черные дыры их породили и как они росли». Она добавила, что текущие наблюдения далеких квазаров ставят под сомнение существующие модели зарождения черных дыр и начального роста. «Каждый раз, когда мы получаем новые наблюдательные данные о новых квазарах, мы можем накладывать все более строгие ограничения на эти модели».
Euclid скоро получит дополнительные подкрепления в этой новой эре открытия квазаров. Обсерватория Веры Рубин начала свой обзор неба в прошлом году с вершины горы в Чили, используя самую большую камеру в мире. А Космический телескоп Роман планируется запустить 30 августа, обладая полем зрения в 100 раз большим, чем у Космического телескопа Хаббл.
Ванг заключил: «По сути, в следующем году у нас будет три действительно мощных обзора телескопов, и они позволят нам продвинуться вперед в области красного смещения». Он отметил, что достижение красного смещения 9 может занять несколько лет, но, по его мнению, очень скоро можно увидеть красное смещение 8.
