Вчені виявили найстаріший квазар, який коли-небудь спостерігали, що світить світлом трильйона сонць

Використовуючи космічний телескоп Європейського космічного агентства Euclid, астрономи виявили велику кількість з 31 квазара, живлених чорними дірами, в ранньому всесвіті. Найвражаючішим з цих нових відкриттів є найдавніший і найвіддаленіший квазар, який коли-небудь спостерігали, що світить світлом трильйона сонць всього через 670 мільйонів років після Великого вибуху.

Квазари формуються, коли надмасивні чорні діри, маса яких в мільйони або навіть мільярди разів перевищує масу сонця, оточені обертовими дисками матерії, відомими як акреційні диски. Коли ці диски поступово постачають матерію цим космічним гігантам, величезна гравітація чорних дір викликає інтенсивне тертя, що змушує цю матерію світити так яскраво, що їхня світність може перевищувати сумарне світло всіх зірок в їхніх галактиках.

Попри це, квазари можуть бути важкими для виявлення на величезних космічних відстанях, оскільки їхнє світло важко відрізнити від світла значно ближчих зірок. Тому пошук найраніших квазарів триває десятиліттями, і вчені сподіваються, що відкриття цих об'єктів допоможе пояснити, як надмасивні чорні діри так швидко зростали в короткий проміжок часу після Великого вибуху. Запущений у 2023 році, Euclid виправдав свої обіцянки в місії з відкриття ранніх квазарів, з цим безпрецедентним уловом з 31 квазара.

"Ці ранні квазари походять з дитинства Всесвіту," - сказав керівник команди Дамінг Ян з Лейденського університету в Нідерландах. "Знаходячи та вивчаючи їх, ми можемо краще зрозуміти, як ці величезні системи формувалися та швидко зростали — одна з найбільших загадок астрофізики."

Раніше астрономам потрібно було близько десяти років, щоб виявити перші десять або близько того квазарів на таких відстанях, що робить вражаючим те, що Euclid зміг виявити більше ніж у три рази більше древніх чорнодірних двигунів всього за один рік спостережень.

Вершина айсберга

Завдяки новому улову квазарів, виявлених, коли всесвіту було всього 5% від його нинішнього віку, включаючи не лише найяскравіші приклади цих об'єктів, але й деякі менш яскраві квазари. Це означає, що вчені нарешті можуть вивчати ці об'єкти як популяцію.

"Euclid — це справжня революція," - продовжив Ян. "Раніше ми могли знайти лише кілька найяскравіших древніх квазарів, але Euclid дозволяє нам шукати набагато ефективніше по величезних ділянках неба, щоб захопити значно тьмяне світло. Це унікальний інструмент для полювання на квазари."

З 31 нового квазара, 12 існували, коли всесвіту було близько 770 мільйонів років, але два, які справді виділяються, це квазари, позначені як EUCL J172902.75+641018.1 і EUCL J125308.55+705432.3, які знаходяться приблизно в 13 мільярдах світлових років і існували лише через 670 мільйонів років після Великого вибуху. Це робить їх найдавнішими квазарами, які коли-небудь документувалися.

"Це відкриття більше ніж подвоює кількість відомих нам квазарів такої давності," - сказав Антоніо Ла Марка, науковий співробітник ESA в команді Euclid. "Команда Euclid вперше провела справжній 'перепис' квазарів на зорі Всесвіту. Це великий крок до розуміння цих захоплюючих об'єктів на більш фундаментальному рівні."

Квазари належать до періоду космосу, відомого як епоха реіонізації, яка тривала приблизно від 680 мільйонів років після Великого вибуху до 1.1 мільярда років після нього. Протягом цього періоду "темні віки" всесвіту закінчилися, і фотони, частинки світла, раптово стали вільними для проходження через космос. Таким чином, ці 31 квазар пропонують унікальну можливість вивчити цей важливий період в космічній історії.

"Древні квазари — це рідкісні відкриття," - сказала Валерія Петтіоріно, науковий співробітник проекту Euclid ESA. "Вони цікаві самі по собі, але також є часовими машинами, які дозволяють нам досліджувати ранній всесвіт і зрозуміти, як виникла перша генерація галактик."

31 квазар були виявлені в рамках Широкого обстеження Euclid, яке в кінцевому підсумку охопить близько однієї третини загальної площі неба над Землею.

Вчені сподіваються, що це обстеження проллє світло на так званий "темний всесвіт", що складається з двох найбільш актуальних космічних загадок: темної енергії, загадкової сили, що сприяє прискоренню розширення всесвіту, та природи темної матерії, найбільш поширеного "матеріалу" в космосі, який залишається фактично невидимим.

"Можливості Euclid безпрецедентні," - підсумувала Петтіоріно. "Телескоп поєднує велику площу, глибину, чітке зображення та унікальне космічне інфрачервоне бачення таким чином, що дозволяє нам набагато ефективніше виявляти рідкісні, надзвичайно віддалені об'єкти, ніж раніше."

Дослідження команди було опубліковано в понеділок (6 липня) в журналі Astronomy & Astrophysics.