Космический телескоп «Евклид», принадлежащий Европейскому космическому агентству (ЕКА), обнаружил два самых древних наблюдаемых квазара. Эти объекты датируются периодом, когда космос имел всего 670 миллионов лет, что соответствует примерно 5% от нынешнего возраста Вселенной.
Хотя этот термин может показаться необычным, квазар не классифицируется как отдельный тип звезды или планеты. Он представляет собой галактику на очень специфической стадии своего существования. В центре этой галактики находится сверхмассивная черная дыра, которая быстро растет, поглощая огромное количество газа и пыли.
Свет, обнаруженный «Евклидом», исходит от этих газов, а не от самой черной дыры. Прежде чем быть поглощенными, эти газы вращаются с высокой скоростью вокруг черной дыры, образуя чрезвычайно горячий диск. Трение в этом материале повышает его температуру до миллионов градусов, что приводит к испусканию колоссального количества энергии. Именно эта область, а не сама черная дыра, генерирует характерное свечение квазара.
В некоторых случаях это светящееся ядро превосходит по яркости суммарную яркость всех звезд в галактике-хозяине в сотни или даже тысячи раз. Два недавно обнаруженных квазара были исключительно интенсивными, излучая энергию, эквивалентную примерно одному триллиону солнц каждый. Это открытие, опубликованное в журнале Astronomy & Astrophysics, выделяется не только яркостью этих небесных тел, но и потенциалом помочь ответить на один из самых глубоких вопросов современной астрономии: как гигантские черные дыры могли появиться так рано в истории Вселенной?
В настоящее время ученые знают, что почти каждая галактика содержит сверхмассивную черную дыру в своем центре. Например, Млечный Путь имеет массу, оцениваемую в четыре миллиона солнечных масс, в то время как в других галактиках они могут достигать миллиардов таких масс.
Проблема заключается в том, что эти гиганты не формируются готовыми; они постепенно увеличиваются, накапливая газ, звезды и даже другие черные дыры с течением времени. Существующие теории предполагают, что этот процесс роста требует значительного периода. Загадка возникает из-за того, что новые квазары демонстрируют существование массивных черных дыр, когда Вселенная была очень молодой. Всего через 670 миллионов лет после Большого взрыва они уже накопили достаточную массу, чтобы поддерживать одни из самых ярких объектов во Вселенной, что, по мнению многих астрономов, является недостаточным временем согласно текущим моделям.
Обнаружение этих квазаров также сопряжено со значительными трудностями, поскольку они расположены на расстоянии более 13 миллиардов световых лет от Земли, что означает, что их свет шел к нашей планете более 13 миллиардов лет. Поэтому мы говорим о них в прошлом, поскольку наблюдаем их состояние вскоре после возникновения Вселенной. Помимо огромного расстояния, расширение самой Вселенной вызывает растяжение света, испускаемого квазарами. Вместо того чтобы быть обнаруженными преимущественно в видимом диапазоне, этот свет смещается в инфракрасный диапазон, который имеет большую длину волны и невидим для человеческого глаза.
Из-за этих ограничений традиционные телескопы испытывают трудности с идентификацией таких объектов, многие из которых невидимы для приборов, настроенных только на видимый свет. Именно для преодоления этого ограничения и был создан «Евклид». Запущенный в 2023 году, этот телескоп оснащен приборами, способными наблюдать как видимый, так и ближний инфракрасный свет, что позволяет обнаруживать гораздо более тусклые и удаленные объекты, чем те, которые фиксируются крупномасштабными наземными обзорами.
Ранее астрономы могли идентифицировать только самые яркие квазары ранней Вселенной, что сравнимо с попыткой понять лес, наблюдая только самые высокие деревья, оставляя большую часть популяции скрытой. Дамин Ян, астроном Лейденского университета в Нидерландах и ведущий автор исследования, заявил в заявлении, что «Евклид» является «настоящим поворотным моментом».
Эти находки подтверждают это: всего за год наблюдений телескоп идентифицировал 31 квазар, существовавший, когда Вселенной было менее 770 миллионов лет. До этого обзора ученые знали немногим более дюжины объектов той же эпохи. Антонио Ла Марка, исследователь ЕКА, участвующий в команде «Евклида», также отметил в заявлении, что это открытие более чем удваивает число известных древних квазаров, представляя собой первую настоящую «перепись» квазаров в рассвете Вселенной.
Исследователи ожидают, что это только начало. 31 квазар был обнаружен с использованием только первых 18 месяцев наблюдений телескопа и части данных, которые «Евклид» соберет в ходе своей шестилетней миссии. По завершении этого периода обсерватория картографирует более трети неба, с ожиданием обнаружения сотен других древних квазаров и, возможно, объектов, еще более близких к Большому взрыву, что будет способствовать реконструкции малопонятного периода космической истории.
