“Юклід” не просто дивиться в небо. Він поринає вглиб часу.
Космічний телескоп Європейського космічного агентства (ЄКА) виявив 31 раніше невідомий квазар. Це не просто слабкі розмиті плями. Це найпотужніші ядра надмасивних чорних дірок, що пожирають речовину в дитячому Всесвіті. Деякі з них світять яскравіше за трильйон сонців. Усі вони відносяться до епохи, коли вік Всесвіту становив менше 5% від поточного.
Це змінює наше уявлення про ранній Всесвіт.
Упродовж десятиліть астрономи шукали ці об’єкти. Вони шукали відповіді, зокрема: як чорні дірки змогли набрати таку масу так швидко? Пошук був складним, тому що такі об’єкти рідкісні. Вони слабкі. Їх легко сплутати з найближчими зірками. Досі.
Пошук слабких гігантів
До запуску «Юкліда» огляди могли знаходити лише найяскравіші давні квазари. Найрідкісніший із рідкісних. Це залишало астрономам крихітну вибірку даних. Спотворену картину. Вони знали існування гігантів, але з бачили популяцію, приховану по них.
“Юклід” змінив правила гри. Запущений 2023 року, він сканує широкі ділянки піднебіння в інфрачервоному діапазоні. Він фіксує світло, яке пропустили попередні телескопи. Це дозволяє провести справжній перепис.
«„Юклід“ — це справжній чинник, який змінює правила гри», — каже Да Мін Ян із Лейденського університету, який очолював роботу, яка описує відкриття.
Ян зазначає, що «Юклід» захоплює слабше світло на величезних площах. Це дозволяє ставити більш точні питання. Чи не тільки існували вони? Але й як поширені були вони?
До нових даних входить 31 квазар. Обрана вибірка охоплює період до 13,5 млрд. років тому. Ми бачимо світло, випромінюване цими об’єктами, коли Всесвіт був ще дитиною.
«Вивчаючи і знаходячи їх, ми краще розуміємо, як такі масштабні системи сформувалися так швидко. Це одна з найбільших загадок астрофізики».
Бити рекорди відстаней
Серед цих 31 об’єктів 12 мають червоне усунення 7 або вище.
Червоне усунення вимірює, наскільки розширення Всесвіту розтягнуло світло. Більш високе червоне усунення означає більш давнє світло. Червоне усунення 7 поміщає об’єкт у перші 770 мільйонів років космічної історії.
Два найстаріші встановили нові рекорди.
EUCL J1729002.75+064101.8 та EUCL J125808.55+070543.2.
Їх червоні зміщення становлять 7,79 та 7,69. Вони знаходяться на відстані 13,1 та 13,3 мільярда світлових років. Вони вже сяяли, коли Всесвіту було лише 670 мільйонів років. Це раніше, ніж будь-які раніше відомі квазари.
Антоніо Ла Марка, науковий співробітник ЄКА у команді «Юкліда», називає це колосальним стрибком.
Астрономам знадобилося понад десять років, щоб знайти перші десять квазарів із високим червоним усуненням. «Юклід» перевершив цю цифру лише за один рік.
“Команда “Юкліда” вперше провела справжній перепис”, – говорить Ла Марка.
Це — фундаментальний крок. Ми переходимо від виявлення винятків до розуміння правила.
Всередині двигуна раннього Всесвіту
Чому ці квазари важливі? Вони висвітлюють космічну зорю.
Сильвія Белладітта та колеги уважно вивчили другий за віком квазар. Дані оголюють цікаве: чорна діра знаходиться всередині галактики, насиченої газом та пилом. Зірки там утворюються із неймовірною швидкістю.
Ця ситуація передбачає зв’язок.
Надмасивною чорною діркою потрібна була величезна притока «їди», щоб живити свічення квазара. Галактика-господар якраз перетворювала той самий газ на зірки. Вони росли разом. Еволюціонували разом.
Ці об’єкти виникли в епоху реіонізації.
До цього періоду Всесвіт переживав «темні віки». Водневий газ був холодним та нейтральним. Енергетичне світло від перших зірок, галактик та квазарів відривало електрони від атомів. Газ став іонізованим. Космос став прозорим. Структурованим.
Ці давні квазари стали частиною цього переходу. Вони допомогли розвіяти туман.
“Давні квазари – це машини часу”, – говорить науковий співробітник проекту ЄКА Валерія Петторіно.
Вони дозволяють нам досліджувати, як формувалися перші галактики. Вони рідкісні. Але вони також є ключовими.
Що далі?
Можливості “Юкліда” унікальні. Космічний інфрачервоний зір. Чіткі знімки. Глибина. Охоплення великих площ. Він ефективно виявляє віддалені об’єкти.
Але телескоп – це лише половина справи.
Обробка даних вимагає зусиль тисяч вчених та інженерів консорціуму «Юклід». Вони проаналізували величезні масиви даних. Вони знайшли ці рідкісні квазари. Тепер наземні телескопи можуть їх вивчати далі.
Ці 31 квазар є частиною Широкого огляду Юкліда. Зрештою цей огляд охопить понад третину неба.
У міру того, як «Юклід» картуватиме мільярди галактик, кількість стародавніх квазарів, швидше за все, зросте. Дані проллють світло на темну матерію. На космічну історію. На великомасштабну структуру Всесвіту.
Ми тільки починаємо бачити краї того, що там є. Світло від цих об’єктів яскравістю в трильйон сонців подорожувало до нас 13 мільярдів років. І тепер він розповідає нам про те, як усе починалося.
