Перший мільярд років після Великого вибуху був епохою бурхливих трансформацій: темна матерія формувала перші гравітаційні колодязі, перше покоління зір запалювало первісний газ, а в центрах юних галактик зароджувалися надмасивні чорні діри. Під час зіткнень і злиття галактик чорні діри поглинали колосальні обсяги речовини. Частина цієї акреційної маси перетворювалася на потужне випромінювання, затьмарюючи мільярди світил навколо — саме такі об’єкти астрономи називають квазарами.
Оскільки галактичні зіткнення у молодому Космосі траплялися часто, науковці давно передбачали існування тісних пар квазарів. Проте зафіксувати їх надзвичайно важко: фаза активного поглинання речовини порівняно коротка, самі об’єкти віддалені на гігантські відстані, а мала відстань між ними зливає їх у єдину точку для більшості телескопів.
Нещодавно міжнародна група астрофізиків під керівництвом Сильвії Онорато з NSF NOIRLab розгадала один із таких складних космічних ребусів, виявивши об’єкт J1602+4228AB. Результати дослідження опубліковані у часописі The Astrophysical Journal Letters.
Парадокс маси
Об’єкт отримав гавайську назву Nāpōwawāʻenakaulua, що перекладається як «Два небесні тіла з бездонною потужною темрявою в сяйві тепла, які реінкарнують енергію у Всесвіт». Ця назва була створена в межах культурно-наукової програми A Hua He Inoa.
Астрономічні вимірювання показують, що ми бачимо цю систему такою, якою вона була всього через 900 млн років після Великого вибуху. Відстань між двома активними чорними дірами становить приблизно 18,1 тис. світлових років, що дорівнює п’ятій частині діаметра нашої галактики Чумацький Шлях.
Найбільше вражає маса компонентів: одна чорна діра перевищує масу Сонця у 1,5 млрд разів, а інша — у 400 млн разів.
«Сучасна теорія не має остаточного пояснення того, як бодай одна подібна гігантська чорна діра могла сформуватися настільки рано, не кажучи вже про паралельне існування одразу двох таких гігантів», — зазначає Онорато. На той час Всесвіт мав лише 1/13 від свого нинішнього віку, але обидва об’єкти вже досягли масштабів сучасних надмасивних чорних дір.
Спектроскопічний прорив
Відкриття зробили під час аналізу даних огляду Aether, який проводиться за допомогою космічного телескопа JWST під керівництвом Емануеле Паоло Фаріни. Огляд охоплює 200 відомих ранніх квазарів. Під час візуальної перевірки спектроскопічних даних JWST науковці помітили тьмяне джерело-компаньйон біля квазара J1602+4228A.
Для остаточного підтвердження та розрізнення двох джерел знадобилися детальні спостереження за допомогою інфрачервоного спектрографа GNIRS на наземному телескопі Gemini North, розташованому на згаслому вулкані Мауна-Кеа на Гаваях. Оскільки другий компонент був надзвичайно тьмяним і перебував поруч з яскравим сусідом, зафіксувати його із Землі здавалося практично неможливим. Успіх забезпечили феноменальна прозорість атмосфери та ідеальні спостережні умови впродовж двох ночей. Додаткові дані, отримані за допомогою оптичного спектрографа GMOS, дозволили остаточно уточнити характеристики системи.
Лабораторія екстремальної еволюції
Науковці припускають, що система Nāpōwawāʻenakaulua походить з області космічного простору з локальним піком щільності матерії. У таких надгустих вузлах первинного Всесвіту гравітаційні взаємодії галактик одночасно стимулювали як спалахи зореутворення, так і надприскорений ріст центральних чорних дір.
Унікальна система стане для астрофізиків природною лабораторією для вивчення того, як найдавніші галактики та їхні надмасивні ядра формувалися шляхом прямих зіткнень на ранніх етапах космічної історії.
Раніше ми розповідали про те, як квазари у ранньому Всесвіті перешкоджали зореутворенню.
За матеріалами phys.org
