1591
Квазари належать до найяскравіших і найпотужніших об’єктів Всесвіту. Їх живлять надмасивні чорні діри, що поглинають навколишню речовину в центрах галактик, виробляючи стільки енергії, що їх видно за мільярди світлових років. Тепер міжнародна команда дослідників виявила 31 із найстаріших квазарів, коли-небудь відкритих, зокрема два найраніші відомі. Ці об’єкти вже сяяли світлом близько трильйона сонць, коли Всесвітові було лише приблизно 670 мільйонів років. Роботу опублікували в Astronomy & Astrophysics.
«Ці об’єкти дають найкращі підказки для розуміння того, як формуються надмасивні чорні діри, — зазначив співавтор, професор фізики Джозеф Геннаві з Каліфорнійського університету в Санта-Барбарі та Лейденського університету. — Ці монстри вагою в мільярди мас нашого Сонця якимось чином уже існували, коли Всесвіт був немовлям. Ми досі не маємо доброго розуміння того, як вони так швидко стали такими масивними».
Десятиліттями астрономи шукали найраніші квазари, бо ті зберігають цінну інформацію про появу перших галактик і чорних дір. Але знайти їх надзвичайно складно: квазари, що сформувалися менш ніж за 770 мільйонів років після Великого вибуху, дуже рідкісні, а їхнє тьмяне світло легко сплутати з ближчими зорями нашої галактики. До того ж через розширення Всесвіту світло цих далеких об’єктів зсувається з ультрафіолету в ближній інфрачервоний діапазон, де світиться атмосфера Землі.
Астрономи використовують цей ефект — червоний зсув — для оцінки відстані й віку: що більший зсув, то далі й раніше в історії космосу перебуває об’єкт. «Червоний зсув 7 переносить нас у час, коли Всесвітові було лише 750 мільйонів років, менш ніж 6% його нинішнього віку», — пояснив Геннаві. Провідний автор, аспірант Демін Ян, додав, що на кожен такий квазар припадають тисячі схожих на нього зір, тож потрібен огляд неба одночасно широкий і глибокий.
Саме тому пошук із поверхні Землі майже неможливий, і рятує спостереження з космосу. У 2023 році Європейське космічне агентство запустило телескоп Euclid, щоб дослідити Всесвіт цієї ключової епохи. Працюючи над атмосферою, Euclid уникає інфрачервоного світіння й оглядає величезні ділянки неба з великою глибиною. За даними його Широкого огляду дослідники ідентифікували безпрецедентні 31 новий квазар раннього Всесвіту. «Euclid — справжній переломний інструмент, — каже Ян. — Раніше ми могли знайти лише жменьку найяскравіших давніх квазарів, а тепер шукаємо значно ефективніше».
Ці квазари походять із критичного періоду, відомого як епоха реіонізації, коли перші зорі й галактики іонізували нейтральний водень, що колись заповнював простір. Серед 31 нового квазара 14 мають червоний зсув 7 і більше, а два найстаріші — 7,69 і 7,77, що робить їх найранішими з коли-небудь виявлених. Розташовані трохи більш ніж за 13 мільярдів світлових років, вони видно такими, якими були в перші 670 мільйонів років Всесвіту.
«Кожен крок далі в минуле робить головоломку ще заплутанішою: як Всесвіт так швидко створив надмасивні чорні діри?» — розмірковує Геннаві. Важливу роль у пошуку відіграє машинне навчання, здатне перебирати десятки мільйонів джерел і відділяти справжні квазари від зір-двійників. Дві третини нових квазарів підтвердили телескопи Keck, а надалі команда вже забезпечила час на James Webb і ALMA, щоб виміряти маси чорних дір, вивчити хімію газу й простежити, як розгорталася реіонізація. Мета — скласти «квазарну хроніку» перших мільярда років Всесвіту».
