Ученые нашли два древних квазара в процессе слияния
Астрономы из обсерватории ALMA подтвердили, что в системе J2037–4537 находятся два квазара. Они расположены в двух галактиках, которые сейчас сливаются. Мы видим эту систему такой, какой она была на красном смещении 5,7, когда возраст Вселенной составлял менее миллиарда лет. 7 апреля исследователи опубликовали статью об этом на сервере препринтов arXiv.
Красное смещение — это эффект, при котором свет от далекого объекта приходит к нам с более длинной волной, чем был в момент испускания, то есть спектр сдвигается в красную сторону. Для очень далеких галактик и квазаров главный смысл такого сдвига в том, что пространство Вселенной расширяется и как бы растягивает свет по дороге к нам.
Если говорить совсем просто, астрономы знают, где в спектре должны стоять линии определенных элементов в лаборатории, а потом смотрят, насколько далеко эти линии уехали у далекого объекта. По величине этого сдвига они оценивают, насколько давно свет отправился в путь и насколько сильно за это время расширилась Вселенная.
Квазары кажутся нам объектами из прошлого по другой причине: свет летит не мгновенно, а с конечной скоростью. Поэтому телескоп принимает не то, что происходит с квазаром сейчас, а то излучение, которое он выпустил миллиарды лет назад, когда свет только начал путь к Земле.
Это работает не только с квазарами, а вообще со всем во Вселенной. Луну мы видим с задержкой около секунды, Солнце — с задержкой около восьми минут, а очень далекие галактики и квазары — такими, какими они были в глубоком прошлом.
В случае с квазарами на красном смещении 5,7 речь идет об очень ранней Вселенной. Именно поэтому астрономы говорят, что система J2037–4537 видна такой, какой она была, когда возраст Вселенной был меньше миллиарда лет: до нас дошел древний свет, а большое красное смещение показывает, насколько сильно Вселенная изменилась за время его пути.
До сих пор ученые нашли только две такие пары квазаров на красном смещении больше пяти. Квазары светятся ярче многих других объектов во Вселенной. В их центре лежат сверхмассивные черные дыры. Когда галактики сталкиваются, газ перетекает к центру, питает черные дыры и заставляет их светиться.
Квазары ранней Вселенной оказались необъяснимо одинокими
В 2021 году ученые уже изучали J2037–4537, но тогда они предполагали, что это может быть один квазар. Гравитация другой галактики на переднем плане могла исказить и раздвоить его свет — этот эффект называют гравитационной линзой. Чтобы проверить эту гипотезу, команда Минхао Юэ из Университета Аризоны проанализировала новые данные. Они отследили свет ионизированного углерода, который указывает на холодный газ.
Оказалось, что между двумя объектами тянется газовый мост. Он появился, потому что галактики притягивают друг друга и вытягивают потоки материи. Одиночный квазар с эффектом линзы не смог бы создать такую структуру, поэтому астрономы точно установили, что перед ними именно два разных объекта.
Обе галактики весят более 10 миллиардов масс Солнца, и в них активно рождаются звезды — более 500 солнечных масс в год. Эту цифру астрономы рассчитали по температуре пыли, поэтому в будущем они планируют изучить объекты в других диапазонах, чтобы точнее узнать, как быстро появляются новые звезды. Сейчас сверхмассивные черные дыры разделяют тысячи световых лет. По расчетам, они станут гравитационно связанной двойной системой примерно через 2,1 миллиарда лет, когда Вселенная достигнет красного смещения 2.
Когда черные дыры окончательно сольются, они отправят в космос низкочастотные гравитационные волны. Их смогут уловить массивы тайминга пульсаров. Недавно эти инструменты зафиксировали фон гравитационных волн, который оказался сильнее, чем предсказывали модели. Если такие пары, как J2037–4537, встречаются часто, они помогут объяснить, откуда взялся этот избыток волн.
Иллюстрация International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA/M. Garlick
Самое популярное
