Всесвіт віком менш як мільярд років уже встиг сформувати надмасивні чорні діри масою в мільярди сонячних мас. Деякі з них зустрічаються парами. Такі пари квазарів на червоних зміщеннях z≳5 - явище рідкісне і виявлене лише нещодавно, і, ймовірно, це попередники злиття надмасивних чорних дір. Вивчення таких систем може підказати, як росли перші квазари у молодому Всесвіті.
Проблема в тому, що відновити реальну тривимірну конфігурацію пари складно. Відстань на небесній сфері (d_sky) виміряти відносно легко. А от відстань уздовж променя зору (d_los) залишається з великими невизначеностями, і саме це обмежує можливість детально характеризувати такі пари. Хуанцін Чень, Камілль Авеструк та Якоб Віст запропонували альтернативний спосіб оцінити цю відстань - через так звані зони проксимності квазарів.
Зони проксимності як індикатор відстані
Потужне ультрафіолетове випромінювання квазара іонізує навколишній міжгалактичний водень, створюючи навколо джерела область зі зменшеним поглинанням у спектрі - так звану зону проксимності. Її розмір і форма залежать від світності квазара, віку іонізаційного фронту та щільності навколишнього газу.
Коли поруч перебувають два квазари, їхні зони проксимності можуть накладатися одна на одну або взаємодіяти через спільний резервуар газу. Профіль поглинання у спектрі кожного квазара при цьому несе відбиток положення сусіда, зокрема інформацію про відстань уздовж променя зору.
Автори дослідження змоделювали синтетичні спектри зон проксимності для пар квазарів з різними комбінаціями d_sky і d_los, а потім застосували простий алгоритм пошуку піків, щоб перевірити, чи можна за спектром відновити реальну відстань уздовж променя зору.
Точність методу залежить від відстані на небі
Для пар з невеликою відстанню на небесній сфері (d_sky приблизно 10-100 тисяч парсек, тобто 32-326 тисяч світлових років) алгоритм пошуку піків легко відрізняє сценарії з d_los менше 1 мегапарсека (близько 3,26 мільйона світлових років) від сценаріїв з більшою відстанню.
Якщо реальна відстань уздовж променя зору становить 3 мегапарсеки (майже 9,8 мільйона світлових років) або більше, точність оцінки цим методом складає приблизно 0,2 мегапарсека, або близько 650 тисяч світлових років.
Для пар з великою відстанню на небі, d_sky = 1 мегапарсек, невизначеність оцінки d_los зростає. Проте метод усе одно впевнено розрізняє випадки з d_los менше 4 мегапарсек від випадків з більшою відстанню. Коли реальна відстань становить 4 мегапарсеки (близько 13 мільйонів світлових років) або більше, невизначеність оцінки сягає приблизно 0,5 мегапарсека (1,6 мільйона світлових років).
Перший крок до тривимірної карти пар квазарів
Дослідники наголошують, що це дослідження - доказ концепції. Воно демонструє потенціал зон проксимності як інструменту для оцінки тривимірної конфігурації пар квазарів, а не остаточний готовий метод вимірювання.
Стаття обсягом 8 сторінок з 4 рисунками була подана 11 лютого 2026 року і оновлена 15 квітня того ж року. Якщо підхід підтвердиться на реальних спостережних спектрах, астрономи отримають новий інструмент для характеризації пар квазарів - об'єктів, здатних розповісти, як зростали найперші надмасивні чорні діри у Всесвіті.
