В ранней Вселенной окрестности квазаров действительно захламлены, подтверждают наблюдения

Наблюдения с помощью Камеры темной энергии (DECam), подтверждают ожидания астрономов, что квазары ранней Вселенной формировались в регионах космоса, густо заселенных меньшими галактиками-спутниками.

Решающую роль в достижении этого вывода сыграли исключительно широкое поле зрения DECam и специальные фильтры, а наблюдения показывают, почему предыдущие исследования, пытавшиеся охарактеризовать плотность окрестностей квазаров ранней Вселенной, давали противоречивые результаты. Об этом рассказывают в Национальной исследовательской лаборатории оптической и инфракрасной астрономии (NOIRLab) США, передают OstanniPodii.com.

Квазары -- самые яркие объекты во Вселенной, которые светятся за счет аккреции вещества в диск вокруг сверхмассивных черных дыр в центрах галактик.

Исследования показали, что квазары ранней Вселенной имели настолько массивные черные дыры, что они должны были поглощать газ с очень высокой скоростью, что заставило большинство астрономов считать, что эти квазары образовались в одних из самых плотных сред во Вселенной, где газ был самым доступным. Однако наблюдения, которые должны были бы подтвердить этот вывод, до сих пор давали противоречивые результаты.

Теперь новое исследование с использованием DECam указывает путь к объяснению этих разрозненных наблюдений, а также к логической схеме, которая связывает наблюдения с теорией. Исследование было опубликовано в журнале Astronomy & Astrophysics.

DECam была изготовлена Министерством энергетики США и установлена на 4-метровом телескопе Виктора М. Бланко Национального научного фонда (NSF) США в Межамериканской обсерватории Серро Тололо в Чили, в рамках программы NSF NOIRLab.

Исследованием руководил Тристан Ламберт, который завершил эту работу как аспирант Института астрофизических исследований Университета Диего Порталеса в Чили, а сейчас работает постдоком в Университете Западной Австралии в Международном центре радиоастрономических исследований (ICRAR).

Используя огромное поле зрения DECam, команда провела крупнейший в истории поиск на небе вокруг квазара ранней Вселенной, чтобы измерить плотность его окружения, подсчитав количество окружающих галактик-спутников.

Для исследования команде нужен был квазар с четко определенным расстоянием. К счастью, квазар VIK 2348-3054 имеет известное расстояние, определенное предыдущими наблюдениями с помощью Большой миллиметровой/субмиллиметровой антенной решетки в Атакаме (ALMA), а поле зрения DECam в три квадратных градуса позволило расширенно рассмотреть его космическое окружение.

Кстати, DECam также оснащен узкополосным фильтром, который идеально подходит для обнаружения галактик-спутников квазара. "Это исследование квазара было действительно идеальным штормом", - говорит Ламберт.

"У нас был квазар с хорошо известным расстоянием, а DECam на телескопе Бланко предлагал огромное поле зрения и точный фильтр, который нам был нужен".

Специализированный фильтр DECam позволил команде подсчитать количество галактик-спутников вокруг квазара, обнаружив очень специфический тип света, который они излучают, известный как излучение Лайман-альфа. Излучение Лайман-альфа -- это специфическая энергетическая характеристика водорода, образующаяся, когда он ионизируется, а затем рекомбинируется в процессе звездообразования.

Излучателями Лайман-альфа обычно являются молодые, меньшие галактики, и их излучение Лайман-альфа можно использовать как способ надежного измерения расстояний до них. Измерение расстояний для нескольких излучателей Лайман-альфа можно использовать для построения 3D-карты окрестностей квазара.

После систематического картирования области пространства вокруг квазара VIK J2348-3054 Ламберт и его команда нашли 38 галактик-спутников в более широком окружении вокруг квазара -- на расстоянии 60 миллионов световых лет -- что соответствует тому, что ожидается для квазаров, проживающих в плотных регионах. Однако они были удивлены, когда обнаружили, что в радиусе 15 миллионов световых лет от квазара не было ни одного спутника.

Этот вывод освещает реальность прошлых исследований, направленных на классификацию окружений квазаров ранней Вселенной, и предлагает возможное объяснение, почему они давали противоречивые результаты. Ни одно другое исследование такого рода не использовало такую обширную область поиска, как та, что предоставляется DECam, поэтому для поиска на меньших площадях окружение квазара может казаться обманчиво пустым.

"Чрезвычайно широкий обзор DECam необходим для тщательного изучения окрестностей квазаров. Вы действительно должны открыться на большую площадь", - говорит Ламберт. "Это дает разумное объяснение, почему предыдущие наблюдения противоречат друг другу".

Команда также предлагает объяснение отсутствию галактик-спутников в непосредственной близости от квазара. Они предполагают, что интенсивность излучения квазара может быть достаточно большой, чтобы повлиять или потенциально остановить формирование звезд в этих галактиках, делая их невидимыми для наших наблюдений.

"Некоторые квазары не являются тихими соседями", - говорит Ламберт. "Звезды в галактиках образуются из газа, который достаточно холодный, чтобы коллапсировать под действием собственной гравитации. Сияющие квазары потенциально могут быть настолько яркими, что будут освещать этот газ в соседних галактиках и нагревать его, предотвращая такой коллапс".

Сейчас команда Ламберта проводит дополнительные наблюдения, чтобы получить спектры и подтвердить подавление звездообразования. Они также планируют наблюдать за другими квазарами, чтобы создать более надежную выборку.