Найяскравіші ядра далеких галактик знайшли одразу в рекордній кількості. Усі вони походять з часів, коли Всесвіту було лише кілька сотень мільйонів років. Світло двох найдавніших об’єктів летіло до Землі понад 13 млрд років, а перші гігантські чорні діри тоді вже встигли розростися до велетенських розмірів. Раніше вчені знали лічені схожі обʼєкти з тієї доби.
Природа квазарів
Квазар є стадією в житті галактики, коли значні обсяги речовини рухаються по спіралі в напрямку надмасивної чорної діри в її центрі. Процес супроводжується вивільненням величезної кількості енергії, тому саме ядро на цьому етапі світиться яскравіше за всі інші об’єкти у видимому Всесвіті.
У такий момент воно затьмарює все навколо в сотні, а часом і в тисячі разів. Однак такий стан триває недовго за космічними мірками, тому побачити щось подібне вдається нечасто.
Складнощі пошуку
Найвіддаленіші квазари трапляються вкрай рідко, адже небагато галактик встигли розростися до потрібних розмірів настільки рано. Їхнє світло до того ж дуже слабке і його легко сплутати з випромінюванням значно ближчих до нас зір.
Телескоп Euclid агенції ESA запущений у 2023 році саме для дослідження цієї складної ділянки космічної історії. За даними агенції, відома кількість квазарів одразу зросла до тридцяти одного, а межу пошуку вдалося поглибити до періоду, коли Всесвіту було лише 5 відсотків від нинішнього віку, повідомляє phys.org.
Рекордна відстань
Із загальної кількості дванадцять квазарів мають червоне зміщення від 7 і вище, що відповідає першим 770 млн років існування Всесвіту. Два з них виявились рекордно давніми серед усіх коли-небудь знайдених.
Вони отримали позначення EUCL J172902.75+641018.1 та EUCL J125308.55+705432.3, а їхнє червоне зміщення становить 7,77 і 7,69 відповідно. Червоне зміщення — це величина, яка показує, наскільки розширення Всесвіту розтягнуло довжину хвилі світла від далекого об’єкта під час його подорожі до нас. З’явилися вони ще в перші 670 млн років існування Всесвіту.
Якщо стиснути всю історію космосу в одну добу, обидва засяяли лише трохи більш ніж за годину після її початку. «Це відкриття одразу більш ніж вдвічі збільшує кількість відомих настільки давніх квазарів», — каже Антоніо Ла Марка, науковий співробітник ESA у команді Euclid. На пошук перших приблизно десяти таких в астрономів пішло понад десятиліття, а стільки ж або більше знайшли за допомогою Euclid лише за дванадцять місяців.
Епоха реіонізації
«Команда Euclid вперше провела справжній перепис квазарів на світанку Всесвіту», — зазначає Антоніо Ла Марка. Тепер науковці можуть вивчати ранні надмасивні чорні діри вже не поодинці, а великою групою одразу.
Вони повертають нас до особливого періоду в історії Всесвіту — епохи реіонізації. Тоді космічний простір поступово виходив із холодного й темного стану, відомого як темні віки. Ультрафіолетове випромінювання перших зір і галактик почало іонізувати нейтральний водень, перетворюючи міжгалактичне середовище на розріджену гарячу плазму та відкриваючи шлях вільному поширенню світла Всесвітом.
«Давні квазари — рідкісні знахідки, — говорить Валерія Петторіно, наукова керівниця місії Euclid в ESA. — Вони цікаві самі по собі, але водночас є машинами часу для дослідження раннього Всесвіту і того, як утворилося перше покоління галактик».
За словами Валерії Петторіно, значна площа огляду, глибина спостережень і здатність реєструвати випромінювання в інфрачервоному спектрі разом роблять пошук рідкісних та надзвичайно віддалених джерел світла набагато ефективнішим, ніж раніше. Отримані дані опрацьовують тисячі науковців та інженерів Euclid Consortium, і саме вони виокремлюють такі об’єкти для подальшого вивчення наземними телескопами.
Продовження огляду неба
Другий за давністю квазар із цієї вибірки додатково дослідила група під керівництвом Сильвії Белладітти. Спостереження показали, що він міститься всередині наповненої газом галактики, яка активно формує нові зорі. Це перший конкретний натяк на те, якою могла бути материнська галактика однієї з перших надмасивних чорних дір.
Усе це виявили в даних одного огляду під назвою Euclid Wide Survey, який після завершення охопить понад третину всього неба. Дослідження з описом цих знахідок очолив Дамін Ян. Стаття вийшла у рецензованому виданні Astronomy and Astrophysics.
