Астрономы с помощью “Хаббла” обнаружили двойной квазар в далекой Вселенной

Ранняя Вселенная была бурным местом, где галактики часто сталкивались друг с другом и даже сливались. Астрономы, изучающие эти события, сделали неожиданное и редкое открытие: пара гравитационно связанных квазаров, пылающих внутри двух галактик во время их слияния. Они существовали, когда Вселенной было всего 3 миллиарда лет.

Об этом рассказывают в NASA, передают OstanniPodii.com.

Квазары — это яркие объекты, образованные прожорливыми сверхмассивными черными дырами при выбросе яростных фонтанов энергии, когда поглощают газ, пыль и все остальное, что попадает в их гравитационную хватку.

«Мы не часто видим двойные квазары на таких ранних стадиях развития Вселенной. Вот почему это открытие так интересно», - говорит аспирант Ю-Чин Чен из Иллинойского университета в Урбане-Шампейне, ведущий автор работы, опубликованной 5 апреля в журнале Nature.

Поиск близких бинарных квазаров — это относительно новая область исследований, которая только развивается в последние 10-15 лет. Современные мощные обсерватории позволили астрономам обнаружить случаи, когда два квазара активны одновременно и находятся достаточно близко, чтобы в конце концов слиться.

Появляется все больше доказательств того, что большие галактики образуются в результате слияний. Маленькие системы собираются вместе, образуя большие системы и все более крупные структуры. Во время этого процесса внутри сливающихся галактик должны образовываться пары сверхмассивных черных дыр. «Знание о популяции прародителей черных дыр в конце концов даст нам возможность узнать о возникновении сверхмассивных черных дыр в ранней Вселенной и о том, насколько частыми могли быть эти слияния», - сказал Чен.

«Мы начинаем открывать вершину айсберга ранней популяции бинарных квазаров», - говорит соавтор работы Синь Лю из Иллинойского университета. «В этом уникальность этого исследования. Оно фактически говорит нам, что эта популяция существует, и теперь у нас есть метод идентификации двойных квазаров, которые разделены меньшим размером, чем одна галактика».

Это был поиск "иголки в стоге сена", для которого понадобилась объединенная мощь космического телескопа "Хаббл" и обсерватории У.М. Кека на Гавайях. Многоволновые наблюдения Международной обсерватории Джемини на Гавайях, Очень большого массива Карла Г. Янского в Нью-Мексико и рентгеновской обсерватории Чандра также внесли свой вклад в понимание этого динамического дуэта. А космическая обсерватория Gaia Европейского космического агентства помогла впервые обнаружить этот двойной квазар.

«Чувствительность и разрешение "Хаббла" позволили получить снимки, которые позволяют нам исключить другие возможности того, что мы видим», - говорит Чен. "Хаббл" однозначно показывает, что это действительно пара сверхмассивных черных дыр, а не два изображения одного квазара, созданные гравитационной линзой переднего плана. Кроме того, "Хаббл" показывает приливную особенность от слияния двух галактик, когда гравитация искажает форму галактик, образуя два хвоста звезд.

Фотография космического телескопа "Хаббл" пары квазаров, которые существовали, когда Вселенной было всего 3 миллиарда лет. Они находятся внутри пары галактик во время их столкновения. Квазары разделяет расстояние, меньшее размера одной галактики. Credits: NASA, ESA, Yu-Ching Chen (UIUC), Hsiang-Chih Hwang (IAS), Nadia Zakamska (JHU), Yue Shen (UIUC)

Однако одного четкого разрешения "Хаббла" недостаточно, чтобы отправиться на поиски этих двойных световых маяков. Исследователи обратились к программе Gaia, запущенной в 2013 году, чтобы выявить потенциальных кандидатов в двойные квазары. Gaia очень точно измеряет положение, расстояние и движение близлежащих небесных объектов. Но с помощью новой техники ее можно использовать для изучения далекой Вселенной. Огромная база данных Gaia может быть использована для поиска квазаров, которые имитируют видимое движение близлежащих звезд. В данных Gaia квазары выглядят как одинарные объекты, поскольку они расположены очень близко друг к другу. Однако Gaia может уловить едва заметное, неожиданное "покачивание", которое имитирует явное изменение положения некоторых квазаров, за которыми она наблюдает.

На самом деле квазары не перемещаются в пространстве каким-то измеримым образом. Вместо этого их покачивание может быть свидетельством случайных колебаний света, поскольку яркость каждого члена пары квазаров меняется от нескольких дней до нескольких месяцев, в зависимости от расписания питания их черной дыры. Такое чередование яркости квазаров похоже на то, как если бы мы издалека увидели сигнал железнодорожного переезда. Когда огни с обеих сторон неподвижного сигнала попеременно мигают, знак создает иллюзию "покачивания".

Другая проблема заключается в том, что поскольку гравитация искривляет пространство, галактика на переднем плане может разделить изображение далекого квазара на два, создавая иллюзию, что это действительно бинарная пара. Телескоп Кека был использован для того, чтобы убедиться, что между нами и предполагаемым двойным квазаром нет галактики, которая бы вызывала эффект линзирования

Поскольку Хаббл заглядывает в далекое прошлое, этого двойного квазара больше не существует. За прошедшие 10 миллиардов лет их галактики-хозяева, вероятно, превратились в гигантские эллиптические галактики, подобные тем, которые мы видим сегодня в локальной Вселенной. А квазары слились и превратились в гигантскую сверхмассивную черную дыру в центре галактики. В соседней гигантской эллиптической галактике M87 находится монструозная черная дыра, масса которой в 6,5 миллиарда раз превышает массу нашего Солнца. Возможно, эта черная дыра выросла в результате одного или нескольких слияний галактик за последние миллиарды лет.

Исследователи надеются, что запущенный в скором будущем космический телескоп "Нэнси Грейс Роман" идеально подходит для поиска бинарных квазаров. Он имеет такую же остроту зрения, как и "Хаббл", используемый для кропотливого сбора данных по отдельным объектам. Но очень широкоугольный инфракрасный обзор Вселенной с помощью "Роман" в 200 раз больше, чем у "Хаббла". «Многие квазары могут быть бинарными системами. Телескоп "Роман" может сделать огромные успехи в этой области исследований», - сказал Лю.

! Читайте еще интересные новости о космосе на сайте или следите за ними на Facebook.