Korzystając z teleskopu kosmicznego Euclid Europejskiej Agencji Kosmicznej, astronomowie odkryli skarbnicę 31 kwazarów zasilanych przez czarne dziury we wczesnym Wszechświecie. Najbardziej imponującym z tych nowych odkryć jest najstarszy i odległy kwazar, jaki kiedykolwiek widziano, świecący światłem bilionów słońc zaledwie 670 milionów lat po Wielkim Wybuchu.
Kwazary powstają, gdy supermasywne czarne dziury o masach milionów, a nawet miliardów mas Słońca są otoczone wirującymi dyskami materii zwanymi dyskami akrecyjnymi. W miarę jak dyski akrecyjne stopniowo zasilają centralne kosmiczne tytany, ogromna grawitacja czarne dziury generuje intensywne tarcie, powodując, że materia świeci tak jasno, że jej jasność może przekroczyć łączne światło każdej gwiazdy w jej galaktykach macierzystych.
Mimo to kwazary nadal mogą być trudne do dostrzeżenia na ogromnych odległościach kosmicznych, a ich światło jest trudne do odróżnienia od światła znacznie bliższych gwiazd. Dlatego też poszukiwania najwcześniejszych kwazarów trwają od dziesięcioleci, a naukowcy mają nadzieję, że odkrycie tych ciał pomoże wyjaśnić, w jaki sposób supermasywne czarne dziury rosły tak szybko, tak szybko po wybuchu Wielki Wybuch. Wystrzelony w 2023 r. Euclid spełnił swoją obietnicę w ramach misji odkrycia wczesnych kwazarów, pozyskując bezprecedensowy zestaw 31 silników czarnych dziur.
„Te wczesne kwazary sięgają początków Wszechświata” – kierownik zespołu Daming Yang z Uniwersytetu w Lejdzie w Holandii – napisano w oświadczeniu. „Odnajdując je i badając, możemy lepiej zrozumieć, w jaki sposób te ogromne układy powstały i tak szybko się rozrosły – co jest jedną z największych tajemnic astrofizyki”.
Wcześniej astronomom odkrycie pierwszych dziesięciu kwazarów w takich odległościach zajmowało około dziesięciu lat, co czyni niesamowite wrażenie faktem, że Euclidowi udało się wykryć ponad trzykrotnie więcej starożytnych silników czarnych dziur w ciągu zaledwie jednego roku obserwacji.
Wierzchołek góry lodowej
Dzięki tej nowej skarbnicy kwazarów odkrytej podczas Wszechświat mający 13,8 miliardów lat wynosiła zaledwie 5% swojego obecnego wieku, obejmuje nie tylko najjaśniejsze przykłady tych obiektów, ale także kilka słabszych kwazarów. Oznacza to teraz, że naukowcy mogą wreszcie badać te obiekty jako populację.
„Euclid naprawdę zmienia zasady gry” – kontynuował Yang. „Wcześniej mogliśmy znaleźć tylko kilka najjaśniejszych starożytnych kwazarów, ale Euclid pozwala nam znacznie wydajniej przeszukiwać ogromne obszary nieba, aby uchwycić znacznie słabsze światło. To wyjątkowe narzędzie do polowania na kwazary”.
Spośród 31 nowych kwazarów 12 istniało, gdy Wszechświat miał około 770 milionów lat, ale dwa, które naprawdę się wyróżniają, to kwazary oznaczone EUCL J172902.75+641018.1 i EUCL J125308.55+705432.3, które znajdują się w odległości około 13 miliardów lat świetlnych od nas i istniały zaledwie 670 milionów lat po Wielkim Wybuchu. To czyni je najstarszymi kwazarami, jakie kiedykolwiek udokumentowano.
„To odkrycie ponad dwukrotnie zwiększa liczbę znanych nam kwazarów, które są tak stare” – stwierdził w oświadczeniu Antonio La Marca, pracownik naukowy Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) w zespole Euclid. „Zespół Euclid po raz pierwszy przeprowadził prawdziwy «spis» kwazarów u zarania Wszechświata. To duży krok w kierunku zrozumienia tych fascynujących obiektów na bardziej podstawowym poziomie”.
Kwazary pochodzą z okresu kosmosu znanego jako epoka rejonizacjiktóry trwał od około 680 milionów lat po Wielkim Wybuchu do 1,1 miliarda lat po Wielkim Wybuchu. W tym okresie „ciemne wieki” Wszechświata dobiegły końca, a fotony, cząstki światła, nagle mogły swobodnie przemierzać kosmos. Zatem tych 31 kwazarów oferuje wyjątkową okazję do zbadania tego istotnego okresu w historii kosmosu.
„Starożytne kwazary to rzadkie odkrycia” – stwierdziła w oświadczeniu Valeria Pettorino, naukowiec z ESA projektu Euclid. „Są interesujące same w sobie, ale także wehikuły czasu, które pozwalają nam badać wczesny Wszechświat i zrozumieć, jak powstała pierwsza generacja galaktyk”.
31 kwazarów odkryto w ramach przeglądu Euclid Wide Survey, który ostatecznie obejmie około jednej trzeciej całkowitego nieba nad Ziemią.
Naukowcy mają nadzieję, że to badanie rzuci światło na tak zwany „ciemny wszechświat”, na który składają się dwie z najbardziej palących kosmicznych tajemnic: ciemna energia, zagadkowa siła napędzająca przyspieszenie ekspansji wszechświata i natura ciemna materianajpowszechniejsza „rzecz” w kosmosie, która pozostaje faktycznie niewidoczna.
„Możliwości Euklidesa są niezrównane” – podsumował Pettorino. „Teleskop łączy w sobie duży obszar, głębokość, ostre obrazowanie i unikalne widzenie w podczerwieni w przestrzeni kosmicznej w sposób, który pozwala nam wykrywać rzadkie, niezwykle odległe obiekty znacznie skuteczniej niż wcześniej”.
Wyniki badań zespołu opublikowano w poniedziałek (6 lipca) w czasopiśmie Astronomia i astrofizyka.
