Квазары — самые яркие объекты во Вселенной. Самые мощные из них ярче галактик в тысячи раз. Они представляют собой видимую часть сверхмассивной чёрной дыры, находящейся в центре галактики. Интенсивный свет исходит от газа, притягивающегося к чёрной дыре, который, который, нагреваясь, излучает на различных длинах волн. Однако квазары — это не только яркие древние объекты. Они могут предоставить информацию о тёмной материи.
Когда сверхмассивная чёрная дыра активно питается, её называют активным ядром галактики (Active Galactic Nucleus, AGN). Газ, который чёрные дыры притягивают к себе, не весь уходит за горизонт событий. Большая часть газа образует вращающийся аккреционный диск вокруг чёрной дыры. Когда материал в диске вращается, он нагревается и при нагревании испускает электромагнитное излучение различной длины, а также джеты.
Когда астрономы впервые обнаружили этот свет, им было известно только, что они видят объекты, испускающие радиоволны. Термин «квазар» изначально означал «квазизвёздный радиоисточник». Но со временем астрономы узнали больше и был принят термин «активное галактическое ядро». Тем не менее термин «квазар» до сих пор используется, но теперь он указывает на подкласс AGN, являющийся самым ярким из всех. Квазары располагаются в галактиках, окружённых обширными ореолами тёмной материи. Астрономы предполагают, что существует связь между гало тёмной материи и квазарами. Гало может притягивать ещё больше материи к центру галактики, питая сверхмассивные чёрные дыры и «зажигая» квазары, а также способствуя образованию более массивных галактик.
Команда исследователей разработала новый каталог квазаров, который станет мощным инструментом для изучения квазаров, тёмной материи и сверхмассивных чёрных дыр. Основная цель нового каталога — предоставить инструмент астрофизикам для понимания взаимосвязи между этими объектами.
Этот каталог квазаров отличается от предыдущих, так как предоставляет трёхмерную карту самого большого объёма Вселенной в истории. Он не самый обширный по количеству квазаров или самым точным по измерениям квазаров, но обладает наибольшим общим объёмом на карте Вселенной, — отмечает Дэвид Хогг, соавтор карты, астрофизик из Нью-Йорка.
Каталог получил название Quaia, так как данные для него были получены от космического телескопа Gaia. Миссия Gaia заключается в картировании около миллиарда объектов Млечного Пути, главным образом звёзд. В ходе своей миссии Gaia получила данные о множестве квазаров, находящихся за пределами Млечного Пути, что и послужило основой для названия Quaia.
«Мы смогли измерить, как материя скапливается в ранней Вселенной с той же точностью, что и некоторые крупные международные исследовательские проекты», — говорит Кейт Стори-Фишер, ведущий автор и научный сотрудник Международного физического центра Доностия в Испании.
Исследование распределения квазаров может помочь объяснить распределение тёмной материи, которая имеет тенденцию скапливаться в гало вокруг галактик. На больших масштабах Вселенной тёмная материя организована в виде «паутины», и каталог квазаров помогает составить карту этой «паутины».
Кроме того, каталог Quaia важен для изучения космического микроволнового фона (Cosmic Microwave Background, CWB), который является убедительным свидетельством Большого взрыва. Паутина тёмной материи искривляет свет реликтового излучения CWB в процессе его пути к телескопам. Учёные могут сравнить распределение квазаров с данными CWB и выявить взаимоотношения между тёмной материей и квазарами, а также узнать, как материя скапливается во Вселенной.
Квазары помогают отслеживать «космическую паутину», их распространение предоставляет информацию, которая недоступна из других источников. Например, отследить распределение материи на более высоких красных смещениях, чем это возможно сделать с картой галактик. Кроме того, каталог Quaia избегает проблемы загрязнения данных, с которой сталкиваются другие исследования квазаров, например, Слоановский цифровой обзор неба (SDSS).
Хотя Quaia — не первая карта квазаров, она полнее, чем DR16Q SDSS — каталог квазаров SDSS, сопровождающий 16 выпуск данных. Данные, содержащиеся в Quaia, уже используются другими исследователями.