Астрономи виявили рекордно давню компактну пару квазарів у ранньому Всесвіті. Об’єкт, якому дали гавайську назву Nāpōwawāʻenakaulua, містить дві надмасивні чорні діри, що активно поглинають матерію, і розташовані всього на відстані близько 18 100 світлових років одна від одної. За словами дослідників, така масивна й компактна система на настільки ранньому етапі космічної історії ставить під сумнів чинні моделі формування чорних дір.
Про відкриття повідомляє ресурс Sci.News, посилаючись на результати, опубліковані в журналі Astrophysical Journal Letters.
Рекордно близька пара квазарів на зорі Всесвіту
Пара Nāpōwawāʻenakaulua також відома під позначенням J1602+4228AB. Відстань між двома квазарами становить приблизно одну п’яту діаметра Чумацького Шляху. Їхні надмасивні чорні діри мають оцінені маси близько 1,5 мільярда і 400 мільйонів мас Сонця відповідно.
Світло від цієї системи дійшло до нас із часу, коли Всесвіту було лише приблизно 900 мільйонів років після Великого вибуху – це так звана «космічна зоряна доба», коли перші зорі, галактики та чорні діри ще були відносно молодими.
Nāpōwawāʻenakaulua є лише третьою відомою парою квазарів, виявленою в такий ранній період існування Всесвіту. Водночас її надзвичайна масивність саме в цей час ускладнює завдання для теоретичних моделей, які описують, як формуються великомасштабні космічні структури.
«Немає остаточного теоретичного пояснення того, як один такий гігантський квазар може існувати так рано в історії Всесвіту, не кажучи вже про два», — пояснює Сільвія Онорато (Silvia Onorato), наукова співробітниця NOIRLab Національного наукового фонду США. Вона додає, що астрономи спостерігають цю систему, коли Всесвіту було лише приблизно 1/13 від його нинішнього віку, а маси чорних дір уже співставні з багатьма надмасивними чорними дірами, відомими сьогодні.
Як телескоп «Джеймс Вебб» і Gemini розділили пару
Початкове відкриття зроблено на основі даних ІЧ-спектрографа з інтегральним полем (Near-Infrared Spectrograph Integral Field Unit), установленого на борту космічного телескопа NASA/ESA/CSA «Джеймс Вебб». Ці спостереження дозволили виявити незвичний об’єкт на великій відстані.
Щоб переконатися, що йдеться не про один, а про два окремих квазари, команда провела подальші спостереження за допомогою телескопа Gemini North. Інструмент Gemini Near-Infrared Spectrograph (GNIRS) зміг розділити об’єкт на дві окремі складові та підтвердити, що це справді пара.
Додаткові дані, отримані інструментом Gemini Multi-Object Spectrograph (GMOS), допомогли уточнити властивості пари квазарів — зокрема їхні спектральні характеристики та умови в навколишньому середовищі.
Унікальне середовище для формування галактик і чорних дір
Дослідники припускають, що ця рідкісна пара квазарів може бути «маяком», який позначає екстремальний пік щільності матерії в ранньому Всесвіті. У таких ділянках взаємодії між галактиками могли одночасно підживлювати як швидке народження зірок, так і стрімке зростання надмасивних чорних дір у їхніх центрах.
За словами Онорато, Nāpōwawāʻenakaulua — це особливе космічне середовище, своєрідна лабораторія, де астрономи можуть вивчати, як перші масивні галактики та їхні центральні чорні діри збиралися разом завдяки прямим зіткненням і взаємодіям галактик у ранні часи.
Результати дослідження опубліковано в журналі Astrophysical Journal Letters. Автори наголошують, що подальші спостереження подібних об’єктів допоможуть перевірити й удосконалити моделі формування надмасивних чорних дір і наймасивніших структур у Всесвіті на його зорі.