Телескоп Euclid, який Європейське космічне агентство запустило у 2023 році для картографування темного Всесвіту, приніс несподіваний бонус: за один рік роботи він виявив 31 квазар з ранніх часів космічної історії. Два з них — найдавніші з відомих на сьогодні, вони світили, коли Всесвіту було лише 670 мільйонів років, тобто близько 5% його теперішнього віку.
Ці об'єкти сяяли світлом, яке за потужністю відповідає трильйону Сонць. Знахідка описана в статті команди на чолі з Дамінгом Яном з Лейденського університету, яка виходить у журналі Astronomy & Astrophysics.
Як спалахує ядро галактики
Квазар — це не окремий тип небесного тіла, а тимчасова фаза в житті галактики. Вона настає, коли велика кількість газу й речовини по спіралі падає на надмасивну чорну діру в її центрі.
Падіння речовини вивільняє колосальну енергію. Ядро галактики починає світити яскравіше за все інше довкола — іноді у сотні й тисячі разів яскравіше за решту зірок своєї галактики разом узятих.
Саме тому квазари видно на величезних відстанях, попри те що самі надмасивні чорні діри й галактики, що їх приховують, залишаються невидимими напряму.
Два рекордсмени на відстані 13 мільярдів років
Найдавніші квазари з нової вибірки отримали технічні позначення EUCL J172902.75+641018.1 та EUCL J125308.55+705432.3. Їхнє червоне зміщення (міра відстані та швидкості, повʼязана з розтягуванням світла в Усесвіті, що розширюється) становить 7,77 і 7,69 відповідно.
Обидва об'єкти лежать трохи більш ніж за 13 мільярдів світлових років від Землі. Це означає, що ми бачимо їх такими, якими вони були в перші 670 мільйонів років існування космосу.
Попередній рекорд належав квазару з червоним зміщенням 7,64, знайденому у 2021 році. Новий рекордсмен перевершує його не сильно — але сам факт, що Euclid зумів знайти одразу два таких об'єкти за короткий час спостережень, показує масштаб можливостей телескопа.
Загалом серед нових знахідок — 12 квазарів з червоним зміщенням 7 і вище, що відповідає перших 770 мільйонам років життя Всесвіту.
Чому таких квазарів так мало знайдено
Пошук квазарів з тих часів — складне завдання з двох причин. По-перше, вони рідкісні: у ранньому Всесвіті небагато галактик встигли вирости достатньо великими, щоб живити настільки потужну активність у своєму ядрі.
По-друге, їхнє світло — тьмяне й первісне, і його легко сплутати зі світлом набагато ближчих зірок нашої галактики.
Щоб знайти перший десяток квазарів з червоним зміщенням понад 7, астрономам знадобилося понад десятиліття роботи. Euclid перевершив цей результат за один рік спостережень.
Euclid — справжня зміна правил гри. Раніше ми могли знайти лише жменьку найяскравіших давніх квазарів, але Euclid дозволяє шукати набагато ефективніше на величезних ділянках неба, вловлюючи набагато тьмяніше світлоДаминг Ян, Лейденський університет
За словами Антоніо Ла Марки, дослідника ESA в команді Euclid, ця робота — фактично перший повноцінний «перепис» квазарів на світанку Всесвіту, а не просто добірка окремих випадкових знахідок.
Епоха реіонізації та що далі
Ці квазари належать до періоду, який астрономи називають епохою реіонізації. Це перехід, коли холодний і темний Всесвіт (так звані «темні віки») почав нагріватися й «іонізуватися» під дією енергійного світла перших зірок, галактик і чорних дір.
Саме ця епоха заклала основу для структури космосу, яку ми спостерігаємо сьогодні. Квазари працюють як своєрідні машини часу: вони дозволяють зазирнути в те, як формувалися перші надмасивні чорні діри та галактики, що їх оточують.
Один із квазарів вибірки вже отримав додаткову увагу дослідників: за спостереженнями Сільвії Белладітти з колегами, він занурений у запилену, багату на газ галактику, яка активно формує нові зірки. Це дає підказку, якими можуть бути галактики-господарі перших надмасивних чорних дір.
Наразі 31 квазар знайдено в даних огляду Euclid Wide Survey, який після завершення охопить понад третину всього небосхилу. Це означає, що нинішня знахідка — лише невелика частина того, що телескоп ще здатен виявити в найдальших і найдавніших закутках Всесвіту.
