Космический телескоп "Хаббл" обнаружил две пары сливающихся квазаров. Заглянув на 10 миллиардов лет назад в прошлое Вселенной, астрономы обнаружили пару квазаров, которые расположены так близко друг к другу, что при наблюдении в наземные телескопы выглядят как единый объект.
Ученые считают, что квазары очень близки друг к другу, потому что они находятся в центре двух сталкивающихся галактик. Команда выиграла «джекпот», обнаружив еще одну пару квазаров в другом дуэте сталкивающихся галактик.
Квазар - это мощнейший поток интенсивного излучения из центра далекой галактики, который своим блеском может затмить целую галактику. Его питает сверхмассивная черная дыра, которая жадно пожирает материю, испуская радиацию.
"По нашим оценкам, в далекой Вселенной на каждые 1000 квазаров приходится один двойной квазар. Таким образом, обнаружение этих двойных квазаров - это результат поиска иголки в стоге сена", - сказал ведущий исследователь Юэ Шен из Университета Иллинойса в Урбана-Шампейн.
По словам исследователей, открытие этих четырех квазаров предлагает новый способ изучения столкновений галактик и слияния сверхмассивных черных дыр во Вселенной.
Квазары разбросаны по всему небу, а наибольшее их количество было 10 миллиардов лет назад. В то время произошло много слияний галактик, подпитывающих черные дыры. Поэтому астрономы говорят, что в этот период должно быть много двойных квазаров.
Выводы команды опубликованы в онлайн-выпуске журнала Nature Astronomy от 1 апреля 2021 года.
Эти наблюдения важны, потому что роль квазаров во встрече с галактиками играет ключевую роль в формировании галактик, говорят исследователи. Когда две близлежащие галактики начинают гравитационно искажать друг друга, их взаимодействие направляет вещество к соответствующим черным дырам, воспламеняя квазары.
Со временем излучение этих высокоинтенсивных «лампочек» вызывает мощные галактические ветры, которые уносят большую часть газа из сливающихся галактик. Без газа галактики перестают образовывать звезды и превращаются в эллиптические галактики.
К настоящему времени астрономы обнаружили более 100 двойных квазаров в сливающихся галактиках. Однако ни один из них не так стар, как двойной квазар в этом исследовании.
На фотографиях видно, что квазары в каждой паре находятся всего в 10 000 световых лет друг от друга. Для сравнения, наше Солнце находится на расстоянии 26000 световых лет от сверхмассивной черной дыры в центре нашей галактики.
Пары родительских галактик в конечном итоге сольются, а затем сольются и квазары, что приведет к еще более массивной одинокой черной дыре.
Найти их было непросто. "Хаббл" - единственный телескоп, способный проникнуть в раннюю Вселенную и различить два соседних квазара, далеких от Земли. Однако одного разрешения "Хаббла" недостаточно, чтобы найти эти двойные космические маяки.
Астрономам сначала нужно было выяснить, куда направить телескоп, чтобы изучить их. Проблема в том, что небо покрыто гобеленом из древних квазаров, которые были образованы 10 миллиардов лет назад, и лишь небольшая часть из них двойная. Для того чтобы собрать группу потенциальных кандидатов для наблюдения HST, потребовалась оригинальная и новаторская техника, для чего потребовалась помощь спутника "Гайа" и небесного обзора SDSS.
Телескоп SDSS, расположенный в обсерватории Apache Point в Нью-Мексико, создает трехмерные карты объектов на небе. Команда изучила данные обзора SDSS, чтобы определить квазары, которые необходимо тщательно изучить.
Ученые обратились к команде "Гайи" с просьбой помочь определить потенциальных кандидатов в двойные квазары. "Гайя" очень точно измеряет положение, расстояние и движение ближайших небесных объектов. Однако команда разработала новое инновационное приложение для Gaia, которое можно использовать для изучения далекой Вселенной. Они использовали базу данных обсерватории для поиска квазаров, имитирующих видимое движение близлежащих звезд. Квазары появляются как отдельные объекты в данных телескопа. Однако "Гайя" может улавливать тонкие, неожиданные «подергивания» в видимом положении некоторых наблюдаемых квазаров.
Квазары не движутся в пространстве каким-либо измеримым образом, и вместо этого их колебания могут быть засвидетельствованы случайными флуктуациями света, когда каждый член пары квазаров меняет свою яркость. Квазары мерцают на временной шкале от нескольких дней до месяцев в зависимости от графика питания их черных дыр.
Член группы Синь Лю из Университета Иллинойса в Урбана-Шампейн назвал поддержку телескопа "Хаббл" «радостным сюрпризом». Он давно охотился на двойные квазары ближе к Земле, используя различные методы с использованием наземных телескопов. Благодаря новой методике они не только могут открывать двойные квазары намного дальше, но и более эффективно, чем методы, которые ученые использовали раньше.
Хотя команда убеждена в достоверности своих результатов, они говорят, что существует небольшая вероятность того, что изображения "Хаббла" захватили двойные изображения одного и того же квазара, иллюзию, вызванную гравитационным линзированием. Это явление происходит, когда гравитация массивной галактики на переднем плане разделяется и усиливает свет фонового квазара на два зеркальных изображения. Ученые также считают, что такой сценарий маловероятен, потому что HST не обнаружил никаких галактик переднего плана вблизи обеих пар квазаров.
Процессы слияния галактик были наиболее частыми миллиарды лет назад, но некоторые из них все еще происходят. Одним из примеров является NGC 6240, соседняя группа галактик, в которой есть две, а возможно, даже три сверхмассивных черных дыры. Еще более тесный галактический синтез произойдет через несколько миллиардов лет, когда наш Млечный Путь столкнется с соседней Галактикой Андромеды. Галактическое столкновение, вероятно, подпитывает сверхмассивные черные дыры в ядре каждой галактики, воспламеняя их как квазары.
Телескопы будущего могут предложить лучший обзор этих взаимосвязанных систем. Космический телескоп "Джеймса Уэбб", инфракрасная обсерватория, запуск которой запланирован на конец этого года, будет изучать галактики с помощью квазаров. "Уэбб" покажет следы слияния галактик, такие как распределение звездного света и длинные струи газа, вырывающиеся из взаимодействующих галактик.
Источник: hubblesite
