Квазары представляют собой этап в жизни галактики, во время которого большие объемы вещества по спирали устремляются в центральную сверхмассивную черную дыру, высвобождая огромное количество энергии. На этом этапе ядро галактики светит ярче всего остального во Вселенной, часто затмевая остальную часть своей галактики в сотни и тысячи раз. Квазары — это чрезвычайно яркие центры галактик, питаемые активно подпитываемыми сверхмассивными черными дырами. Изучение этих объектов может помочь исследователям понять, как черные дыры эволюционируют во всей современной Вселенной. Но, притягивая газ и пыль, эти черные дыры высвобождают столько энергии, что могут затмевать по яркости целые галактики-хозяева, что затрудняет их изучение.
Космический телескоп «Евклид» Европейского космического агентства в 2026 году обнаружил 31 из самых древних квазаров, когда-либо найденных. Два из этих гигантских и ослепительных ядер галактик, питаемых огромными черными дырами, являются самыми ранними квазарами, когда-либо наблюдавшимися в космической истории. Они светили светом, эквивалентным триллиону Солнц, когда Вселенной было 670 миллионов лет — всего 5% от ее нынешнего возраста.
Ученые десятилетиями охотятся за самыми первыми квазарами Вселенной. Эти объекты раскрывают то, что происходило в самые ранние дни существования космоса, включая то, как формировались первые сверхмассивные черные дыры и галактики. Однако квазары этого времени найти сложно. Они редки, поскольку лишь немногие галактики успели вырасти до достаточно больших размеров, а их первозданный свет слаб и его легко спутать со светом от звезд, расположенных ближе к нам. Статья «Евклид: Открытие 31 нового квазара при 6,6 < z < 7,8» авторов Д. Янга и др. опубликована 6 июля 2026 года в журнале Astronomy & Astrophysics.
Телескоп «Эвклид» обнаружил самые древние квазары во Вселенной. ESA
Телескоп «Эвклид», запущенный в 2023 году, углубляется в изучение этой загадочной части древней космической истории — и получает захватывающие результаты. В 2026 году телескоп обнаружил беспрецедентное количество новых квазаров — 31 — в ранней Вселенной, отодвигая временной рубеж, когда космосу было всего 5% от его нынешнего возраста, сообщает пресс-служба Европейского космического агентства.
«Эти ранние квазары относятся к периоду зарождения Вселенной», — говорит Даминг Ян из Лейденского университета в Нидерландах, ведущий автор статьи об открытии квазара «Эвклид». «Найдя и изучив их, мы сможем лучше понять, как эти огромные системы сформировались и так быстро разрослись — одна из величайших загадок астрофизики».
Самые ранние квазары, о которых было известно до сих пор, были лишь верхушкой айсберга: редкими и яркими аномалиями, которые было проще всего обнаружить. Просто не было найдено достаточно квазаров, относящихся к ранним временам Вселенной, чтобы должным образом изучить их как группу. Новое открытие телескопа «Эвклид» меняет все это, охватывая не только яркие аномалии, но и большую часть древней популяции квазаров.
«Euclid — это настоящий прорыв», — добавляет Даминг. «Раньше мы могли обнаружить лишь несколько самых ярких древних квазаров, но Euclid позволяет нам гораздо эффективнее искать их на огромных участках неба, улавливая гораздо более слабый свет. Это уникальный инструмент для поиска квазаров».
Это открытие добавляет 12 новых квазаров с красным смещением — мерой расстояния и движения, связанной с тем, как свет движется в расширяющемся космосе, — равным 7 или выше, что соответствует первым 770 миллионам лет существования Вселенной.
Местоположение 31 нового квазара Евклида. ESA
Два самых древних квазара из этой группы, EUCL J172902.75+641018.1 и EUCL J125308.55+705432.3, имеют красное смещение 7,77 и 7,69 соответственно, устанавливая новый рекорд для самых древних квазаров, когда-либо обнаруженных. Оба находятся на расстоянии чуть более 13 миллиардов световых лет и возникли в течение первых 670 миллионов лет существования Вселенной.
«Это открытие более чем вдвое увеличивает число известных нам древних квазаров», — говорит Антонио Ла Марка, научный сотрудник ЕКА в команде Euclid. На обнаружение первых примерно 10 квазаров с красным смещением 7 и выше у астрономов ушло более десяти лет, но Euclid уже обнаружил больше за один год.
«Команда исследователей из телескопа «Эвклид» впервые провела настоящую «перепись» квазаров на заре Вселенной», — добавляет Антонио. «Это большой шаг к пониманию этих удивительных объектов на более фундаментальном уровне».
Второй по древности квазар, обнаруженный Дамингом и его коллегами, недавно был более подробно изучен Сильвией Белладиттой и ее сотрудниками. Эти наблюдения показали, что квазар находится в пылевой, заполненной газом галактике, в которой активно образуются новые звезды, что намекает на то, какой может быть галактика-хозяин ранней сверхмассивной черной дыры.
Квазары отсылают нас к захватывающему периоду космической истории, известному как «эпоха реионизации»: когда всё перешло от холода и тьмы («тёмные века») к теплу и ионизации (расщеплению энергетическим светом). Эта переходная эпоха была решающей, заложившей основу для всего, что мы видим сегодня.
«Древние квазары — редкие открытия. Они интересны сами по себе, но также и как машины времени, позволяющие нам исследовать раннюю Вселенную и понять, как возникло первое поколение галактик», — говорит Валерия Петторино, научный руководитель проекта «Евклид» Европейского космического агентства.
Квазары, открытые Евклидом. ESA
«Возможности телескопа «Эвклид» не имеют себе равных. Телескоп сочетает в себе большую площадь обзора, глубину резкости, четкое изображение и уникальное космическое инфракрасное зрение, что позволяет гораздо эффективнее, чем раньше, обнаруживать редкие, чрезвычайно удаленные объекты».
И дело не только в телескопе: обработка данных стала возможной только благодаря тысячам ученых и инженеров из консорциума «Эвклид», работающих вместе для совершения научных открытий, просеивая огромные массивы данных, чтобы идентифицировать редкие, далекие квазары, которые мы можем дополнительно изучать с помощью наземных телескопов».
Представленные здесь 31 квазар были обнаружены в данных, полученных в ходе масштабного обзора «Эвклид», который после завершения охватит более трети всего неба. «Эвклид» раскроет тайны темной Вселенной; телескоп изучает ее состав, историю, эволюцию и составляет карту ее крупномасштабной структуры, наблюдая миллиарды галактик и обнаруживая множество квазаров.
Квазар с самым высоким красным смещением в этой работе назван EUCL J172902.75+641018.1 (красное смещение 7,77), а второй по величине — EUCL J125308.55+705432.3 (красное смещение 7,69). Предыдущий рекордсмен, обнаруженный в 2021 году, имеет красное смещение 7,64.
Художественное изображение древнего квазара. ESA
Космический аппарат «Эвклид» был запущен в июле 2023 года и начал плановые научные наблюдения 14 февраля 2024 года. В ноябре 2023 года и мае 2024 года мир впервые увидел качество изображений, полученных «Эвклидом», а в октябре 2024 года была опубликована первая часть его обширной карты Вселенной. Первая партия данных обзора «Эвклида», включая предварительный обзор его глубоких областей, была опубликована в марте 2025 года . Более подробную информацию об открытиях миссии и опубликованных данных можно найти по ссылке: esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Euclid
«Эвклид» — это европейская миссия, созданная и эксплуатируемая ЕКА при участии государств-членов и НАСА. Консорциум «Эвклид», состоящий из более чем 2000 ученых из 300 институтов в 15 европейских странах, США, Канаде и Японии, отвечает за предоставление научных приборов и анализ научных данных. ЕКА выбрало компанию Thales Alenia Space в качестве главного подрядчика для строительства спутника и его служебного модуля, а компания Airbus Defence and Space была выбрана для разработки модуля полезной нагрузки, включая телескоп. НАСА предоставило детекторы ближнеинфракрасного спектрометра и фотометра (NISP). «Эвклид» — это миссия среднего класса в рамках плана ЕКА «Космическое видение» .
Искусственный интеллект обнаружил 7 искажающих пространство-время «квазаров». Это может помочь узнать, как эволюционируют и растут сверхмассивные черные дыры.
Некоторые из самых ярких объектов во Вселенной могут также содержать ключ к пониманию эволюции галактик — особенно когда гравитация превращает их в гигантские космические увеличительные стекла. Результаты исследований были опубликованы 22 июля 2026 года в журнале The Astrophysical Journal.
Используя искусственный интеллект для анализа данных, полученных с помощью спектроскопического прибора для изучения темной энергии (DESI), астрономы выявили семь перспективных кандидатов на роль квазаров, действующих в качестве гравитационных линз — естественных космических увеличительных стекол, образующихся, когда гравитация массивного объекта искривляет и увеличивает свет от более удаленного объекта.
Согласно заявлению Университета штата Огайо, эти необычные системы могут помочь исследователям лучше понять, как эволюционируют активно растущие сверхмассивные черные дыры.
Гравитационное линзирование можно наблюдать в этом космическом глубоком поле. Обратите внимание, как некоторые светящиеся пятна представляют собой точки, а другие — линии. НАСА, ЕКА, CSA, STScI, Хосе Диего (IFCA), Джордан Д’Сильва (UWA), Антон Кукемоер (STScI), Джейк Саммерс (ASU), Роджер Виндхорст (ASU), Хаоцзин Ян (Университет Миссури); Обработка изображений: Джозеф ДеПаскуале (STScI)
«Квазары — это как детские фотографии сверхмассивной чёрной дыры», — сказал в заявлении Эверетт Макартур, ведущий автор исследования и аспирант-астроном в Университете штата Огайо. «Поэтому изучение того, как мы переходим от квазаров к этим чёрным дырам, действительно важно».
Редкие случаи, когда квазар действует как гравитационная линза, позволяют обойти эту проблему, предоставляя астрономам уникальную возможность наблюдать как сам квазар, так и далёкую галактику, свет которой усиливается её гравитацией.
Однако обнаружение этих редких совпадений может быть чрезвычайно сложной задачей. Чтобы их выявить, исследовательская группа начала с каталога, содержащего примерно 800 000 квазаров, идентифицированных DESI, и использовала модель машинного обучения для поиска тонких признаков гравитационного линзирования.
Поскольку известно очень мало квазаров, действующих как гравитационные линзы, у исследователей было мало реальных данных для обучения своей модели ИИ. Вместо этого они сгенерировали смоделированные примеры этих космических выравниваний, что позволило алгоритму научиться искать нужные параметры, прежде чем искать в каталоге DESI. Алгоритм сузил круг поиска примерно до 200 кандидатов, которых исследователи затем просмотрели вручную. В результате этого процесса было выявлено семь новых кандидатов в квазары, действующие как гравитационные линзы.
На этом эскизе художника изображен яркий свет двух квазаров, находящихся в ядрах двух галактик, которые находятся в хаотическом процессе слияния. NASA, ESA и J. Olmsted (STScI)
Согласно заявлению, эти открытия примерно вдвое превышают количество известных систем, обнаруженных в ходе аналогичных поисковых исследований.
Хотя искусственный интеллект сыграл ключевую роль в поиске кандидатов, эти открытия подчеркивают научный потенциал, скрытый в огромных массивах данных, создаваемых современной астрономией. DESI составляет карты миллионов галактик и квазаров, создавая огромный архив, который было бы практически невозможно просмотреть вручную.
Для подтверждения недавно обнаруженных линз квазаров и более детального изучения их свойств потребуются дополнительные наблюдения. В случае подтверждения, они могут предоставить астрономам новый мощный инструмент для исследования того, как сверхмассивные черные дыры формировали окружающие их галактики, а также продемонстрировать, как искусственный интеллект может выявлять редкие космические явления, скрытые в огромных массивах данных, получаемых в результате современных обзоров неба.
Еще в 2024 году с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба астрономы обнаружили первый «зигзаг Эйнштейна» — изображение одного квазара, повторяющееся шесть раз на одном снимке. Это явление было создано благодаря эффекту, впервые предложенному Альбертом Эйнштейном в 1915 году и названному «гравитационным линзированием», и оно может помочь ученым предотвратить кризис в космологии.
Эта система, обозначенная как J1721+8842, состоит из квазара — чрезвычайно яркого галактического ядра — линзированного двумя широко разнесенными, но идеально выровненными галактиками. Это наблюдение не только невероятно редкое, представляющее собой захватывающий пример любопытного явления искривления пространства-времени, описанного в главном труде Альберта Эйнштейна о теории гравитации, общей теории относительности, но и обладает силой, которой нет у стандартных гравитационных линз, сообщается в одной из статей в arXiv.
Изображение J1721+8842, на котором шесть появлений фонового квазара обозначены буквами от A до F. Dux и др., 2017
Первый зигзаг Эйнштейна, увиденный человечеством, может помочь ученым разгадать две величайшие загадки космологии. Первая загадка касается природы темной энергии, или силы, движущей ускоряющимся расширением Вселенной, которая составляет около 70% космического энергетического и материального баланса, а вторая связана с несоответствием, которое ученые обнаруживают при измерении значения скорости расширения Вселенной: постоянной Хаббла.
Общая теория относительности утверждает, что объекты, обладающие массой, вызывают искривление самой ткани пространства и времени, объединенных в единое целое, называемое «пространством-временем». Чем больше масса объекта, тем больше «вмятина», которую он вызывает в пространстве-времени. Поскольку гравитация возникает из-за этого искривления, чем больше масса объекта, тем сильнее его гравитационное воздействие.
Смотрите также... За последние три года получены новые уникальные изображения и карты Луны |
Гравитационное линзирование происходит, когда свет от фонового источника проходит мимо массивного линзирующего тела на пути к Земле и, следовательно, следует за возникающей кривизной пространства, вызывая искривление своей собственной траектории. Таким образом, свет от этого фонового источника проходит по разным траекториям вокруг гравитационной линзы, приближаясь к линзирующей массе на разных расстояниях и искривляясь в разной степени. Это означает, что свет от одного и того же фонового источника может прибывать в один и тот же телескоп в разное время.
В результате одно и то же фоновое светоизлучающее тело может отображаться в нескольких местах на одном изображении. Эти объекты могут образовывать структуры, подобные кольцам Эйнштейна, крестам Эйнштейна и, в этом уникальном на данный момент случае, зигзагу Эйнштейна.
Телескоп JWST на самом деле не был первым телескопом, обнаружившим J1721+8842. Этот линзированный квазар, который, если быть точнее, состоит из ярко светящегося газа и пыли вокруг питающейся сверхмассивной черной дыры, был обнаружен Кэмероном Лемоном в 2017 году с помощью панорамного обзорного телескопа и системы быстрого реагирования (Pan-STARRS), расположенной в обсерватории Халеакала на Гавайях.
Сначала казалось, что квазар линзируется всего четыре раза. Однако чувствительность телескопа JWST показала, что на самом деле две галактики линзируют этот далекий квазар шесть раз, причем более дальняя галактика в этой конфигурации также линзируется более близкой галактикой.
Объект J1721+8842, наблюдаемый в рамках проекта Pan-STARRS в 2017 году, по всей видимости, состоит всего из четырех случаев линзированного квазара. Pan-STARRS/Lemon 2017
Как правило, гравитационные линзы, создаваемые одной галактикой, формируют либо два, либо четыре изображения фонового источника, в зависимости от выравнивания. В данном случае наблюдается исключительное выравнивание между двумя галактиками и фоновым квазаром, образующее редкую конфигурацию из шести изображений. Это называется «зигзагом Эйнштейна», потому что оптический путь двух из множественных изображений проходит мимо первой галактики с одной стороны, прежде чем отклониться от второй галактики с другой стороны. Этот оптический путь создает зигзагообразный узор между двумя галактиками.
Ведущий автор исследования и научный сотрудник Лаборатории астрофизики EPFL Фредерик Дюкс сообщил, что это первый случай, когда ученые обнаружили такое идеальное выравнивание между тремя различными телами, создающими гравитационную линзу.
Ближайшая галактика в этой линзе настолько далека, что её свет до Земли шёл 2,3 миллиарда лет, в то время как свет от более далёкой галактики шёл к нам 10 миллиардов лет. Тем не менее, несмотря на огромное расстояние между этими двумя галактиками, они обеспечивают настолько хорошее выравнивание, что обе действуют как детекторы света от квазара, расположенного на расстоянии около 11 миллиардов световых лет, в то время как галактика на переднем плане также линзирует свет от промежуточной галактики.
На диаграмме показано, как искривление пространства-времени приводит к гравитационному линзированию. НАСА, ЕКА и Л. Кальсада
Проблема с постоянной Хаббла возникает из-за того, что измерение постоянной Хаббла в самой ранней Вселенной и экстраполяция эволюции этого значения на протяжении 13,8 миллиардов лет космической истории (с использованием наилучшей космологической модели) должны приводить к тому же значению, которое астрономы измеряют при наблюдении локальной Вселенной и, следовательно, измеряют постоянную Хаббла в ее нынешнем возрасте. Однако между этими двумя результатами существует существенное расхождение. В обоих случаях могут быть ошибки измерений, поэтому, прежде чем объявлять о явном кризисе, необходимо продолжать поиск потенциальных ошибок и уточнять наши измерения. Уменьшив неопределенность в этих измерениях, эта зигзагообразная линза Эйнштейна могла бы сблизить полученное значение постоянной Хаббла с наблюдаемым.
Кроме того, эту линзу можно использовать одновременно для ограничения уравнения состояния темной энергии Вселенной. Эта величина и постоянная Хаббла обычно вырождены, то есть мы можем двигаться в разных направлениях и при этом хорошо соответствовать данным наблюдений.
Хотя телескоп JWST сыграл важную роль в раскрытии истинной природы J1721+8842 как зигзагообразной структуры Эйнштейна, он, возможно, не является лучшим инструментом для поиска других подобных неуловимых структур.
Шесть случаев обнаружения одного и того же квазара на одном изображении, полученном с помощью телескопа JWST, указывают на открытие первого зигзагообразного квазара Эйнштейна. Dux et al., 2024
В 2025 году ученые обнаружили 53 мощных квазара, испускающих струи, ширина которых в 50 раз превышает ширину нашей Галактики Млечный Путь.
Астрономы обнаружили 53 новых квазара, питаемых сверхмассивными черными дырами, которые выбрасывают струи материи со скоростью, близкой к скорости света, простирающиеся на расстояние до 7,2 миллионов световых лет, что примерно в 50 раз превышает ширину Млечного пути.
Эти гигантские объекты, известные как гигантские радиоквазары, входят в группу из 369 радиоквазаров, недавно обнаруженных индийскими астрономами в данных, собранных Гигантским метровым радиотелескопом (GMRT), массивом из 30 параболических антенн, расположенных недалеко от Пуны, Индия, в рамках проекта TIFR GMRT Sky Survey (TGSS). TGSS охватывал около 90% небесной сферы над Землей, а широкий охват неба и высокая чувствительность телескопа делают его идеальным инструментом для обнаружения далеких гигантских радиоизлучающих структур, таких как гигантские радиоквазары. Результаты исследования были опубликованы 13 ноября 2025 года в The Astrophysical Journal Supplement Series of the American Astronomical Society.
«Размеры этих радиоджетов несопоставимы с размерами нашей Солнечной системы или даже нашей галактики», — заявил в электронном письме член исследовательской группы Сувик Маник из Городского колледжа Миднапура. «Речь идет о 20-50 диаметрах Млечного пути, расположенных рядом друг с другом».
Хотя считается, что в центре всех крупных галактик находятся сверхмассивные черные дыры с массами от миллионов до миллиардов масс Солнца, не все эти космические гиганты питают яркие центральные области, называемые активными галактическими ядрами (АГЯ), или наблюдаются в виде «квазаров», которые представляют собой чрезвычайно мощные галактические ядра.
Для питания квазара сверхмассивная черная дыра должна быть окружена огромным количеством газа и пыли, которыми она может питаться. Это вещество вращается вокруг сверхмассивных черных дыр в сплющенных облачных структурах, называемых аккреционными дисками. Огромное гравитационное влияние сверхмассивных черных дыр генерирует мощные приливные силы в аккреционных дисках, нагревая это вещество и заставляя его ярко излучать радиацию во всем электромагнитном спектре.
Однако черные дыры, как известно, очень «грязные» пожиратели вещества, и не вся материя в аккреционных дисках поступает к ним. Сильные магнитные поля направляют сильно ионизированный газ, или плазму, к полюсам сверхмассивной черной дыры, где он ускоряется до скоростей, близких к скорости света, и выбрасывается в противоположных направлениях в виде мощных двойных струй. Со временем, по мере того как они достигают расстояний в несколько световых лет от своего источника, эти струи могут расширяться в широкие шлейфы или «лопасти», расходящиеся далеко над и под плоскостью галактики, из которой они возникают. Струи и лопасти сопровождаются сильным радиоизлучением.
Два примера недавно обнаруженных гигантских радиоквазаров, каждый из которых простирается на миллионы световых лет. Pal, et al 2025
«Их огромные радиоджеты делают эти квазары ценными объектами для понимания как поздних стадий их эволюции, так и межгалактической среды, в которой они расширяются, — разреженного газа, который удерживает их радиоизлучающие области в миллионах световых лет от центральной черной дыры», — сказал руководитель группы Сабьясачи Пал, астроном из Городского колледжа Миднапура. «Однако найти таких гигантов непросто». Исследователь объяснил это тем, что слабый «мост» излучения, соединяющий две области, часто затухает ниже пределов обнаружения, из-за чего общая структура кажется разорванной или неполной.
«Низкочастотные радиоисследования особенно эффективны для идентификации этих систем, поскольку старая синхротронная плазма в лепестках излучает сильнее на более низких радиочастотах, чем на более высоких», — продолжил Пал.
Исследовательская группа заметила интересную тенденцию в отношении гигантских радиоквазаров и окружающей их среды, обнаружив, что по меньшей мере 14% этих чудовищных объектов находятся в группах и скоплениях галактик, а также вблизи космических нитей газа, пыли и темной материи, где галактики собираются и растут.
«Похоже, что окружающая среда играет важную роль в формировании эволюции этих радиоджетов», — заявил в своем сообщении член исследовательской группы Нетай Бхукта из Университета Сидхо Канхо Бирша в Лагде, Индия. «В более плотных регионах джеты могут замедляться, изгибаться или разрушаться под воздействием окружающего газа, в то время как в более пустых регионах они могут свободно распространяться по межгалактической среде».
Хотя большинство квазаров имеют двойные струи, ученые заметили, что эти струи часто неравномерны по длине или яркости — это различие называется асимметрией радиоструй. «Эта асимметрия говорит нам о том, что эти струи борются с неравномерной космической средой», — сказал член команды Сушанта К. Мондал из Университета Сидхо Канхо Бирша. «С одной стороны, струя может врезаться в более плотные облака межгалактического газа, замедляя свой рост, в то время как другая сторона свободно расширяется в более тонкой среде».
Результаты исследования, по-видимому, указывают на то, что гигантские квазары на больших расстояниях демонстрируют большую асимметрию струй по сравнению с квазарами, расположенными ближе к Млечному Пути. Это может быть связано с тем, что чем дальше находятся эти квазары, тем дальше в прошлое мы их наблюдаем, а ранний космос был гораздо более хаотичным и насыщенным более плотным газом, который искажал траектории этих струй.
Немного истории
В 2024 году космический телескоп Джеймса Уэбба обнаружил в ранней Вселенной одинокие квазары, питаемые сверхмассивными черными дырами.
Считалось, что наблюдения космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST) вводят в заблуждение, поскольку изолированные черные дыры должны испытывать трудности с накоплением достаточной массы для достижения сверхмассивного состояния, особенно всего через несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва. Это открытие еще больше осложнило загадку того, как некоторые черные дыры выросли до масс, эквивалентных миллионам или даже миллиардам солнц, когда Вселенной было менее миллиарда лет.
Эти выводы были сделаны после того, как группа ученых использовала телескоп JWST для изучения окружения пяти самых ранних известных квазаров, которые сформировались, когда космосу было от 600 до 700 миллионов лет. Команда обнаружила, что окружение этих квазаров, известное как «квазарные поля», было удивительно разнообразным. Некоторые из них представляли собой плотно заселенные среды, как и предсказывали ученые, но другие были малонаселенными «пустыми кладовыми», которые с трудом могли бы прокормить рост сверхмассивных черных дыр. Результаты исследования команды были опубликованы 17 октября 2024 года в The Astrophysical Journal.
«Вопреки прежним представлениям, мы обнаружили, что в среднем эти квазары не обязательно находятся в областях с наибольшей плотностью в ранней Вселенной. Некоторые из них, похоже, находятся где-то в глуши», — заявила в своем сообщении Анна-Кристина Эйлерс, доцент кафедры физики Массачусетского технологического института. «Трудно объяснить, как эти квазары могли вырасти до таких размеров, если им, по-видимому, нечем питаться».
Считалось, что сверхмассивные черные дыры скрываются в центрах всех крупных галактик в относительно современной Вселенной. Поскольку ни одна звезда не достаточно велика, чтобы коллапсировать, а черные дыры обладают такими чудовищными массами, ученые знали, что сверхмассивные черные дыры должны образовываться иным образом, чем так называемые «черные дыры звездной массы» с массами от 10 до 100 масс Солнца, которые образуются в результате гибели массивных звезд.
Модели предполагали, что сверхмассивные черные дыры могут расти за счет последовательных слияний все более крупных черных дыр, однако проблема в том, что этот процесс должен занимать более миллиарда лет. Тем не менее, телескоп JWST наблюдал сверхмассивные черные дыры, которые образовались за гораздо меньшее время.
На иллюстрации изображена сверхмассивная черная дыра, питающая квазары. NASA/JPL–Caltech
Наблюдать эти сверхмассивные черные дыры можно благодаря тому, что они находятся в турбулентных, богатых газом средах, называемых активными галактическими ядрами (АГЯ), из которых они питаются. Это также способствует их росту. Огромная масса черных дыр в этих средах заставляет сплющенные облака газа и пыли вокруг них ярко светиться, часто затмевая суммарный свет всех звезд в галактике, в которой они находятся. Этот свет, в триллионы раз ярче Солнца, указывает на наличие квазара.
Однако сверхмассивным черным дырам необходима «служба доставки», чтобы поддерживать их непосредственное окружение в хорошо насыщенном газом и пылью состоянии и достигать такой невероятной светимости.
«Просто феноменально, что у нас теперь есть телескоп, способный запечатлеть свет, существовавший 13 миллиардов лет назад, с такой детализацией», — сказал Эйлерс. «Впервые JWST позволил нам изучить окружающую среду этих квазаров, где они выросли и как выглядело их окружение».
Смотрите также... Немного о кошках: история одомашнивания и интересные факты о поведении домашних питомцев |
Для исследования окрестностей квазаров команда выбрала пять областей, питаемых сверхмассивными черными дырами, которые изучались телескопом JWST в период с августа 2022 по июнь 2023 года. Для этого потребовалось «сшить» несколько изображений, чтобы создать мозаику поля квазаров для каждого района, окружающего сверхмассивную черную дыру.
Обрабатывая изображения с различными длинами волн света, также стало возможным определить, исходил ли свет от соседней галактики квазара, и измерить, насколько далеко эта галактика находилась от яркого центрального квазара.
«Мы обнаружили, что единственное различие между этими пятью квазарами заключается в том, что их окружение выглядит совершенно по-разному», — сказал Эйлерс. «Например, вокруг одного квазара находится почти 50 галактик, а вокруг другого — всего две. И оба квазара имеют одинаковые размеры, объем, яркость и находятся в пределах одной Вселенной».
Результаты исследований команды поставили под сомнение идею роста сверхмассивных черных дыр и даже формирование галактик в целом. Считалось, что эта эволюция направлялась обширной «космической сетью» темной материи; темная материя составляет около 85% всей материи, но остается для нас практически невидимой.
В ранней Вселенной нити темной материи в космической сети направляли газ и пыль, притягивая первичную материю вдоль своих обширных ответвлений. В местах соединения нитей этой космической сети накапливались области чрезмерной плотности материи. Здесь формировались ранние галактики, и здесь же должны быть обнаружены первые квазары.
«Космическая сеть темной материи — это надежное предсказание нашей космологической модели Вселенной, и ее можно подробно описать с помощью численных симуляций», — заявил в своем заявлении руководитель группы Элиа Пиццати, аспирант Лейденского университета. «Сравнивая наши наблюдения с этими симуляциями, мы можем определить, где именно в космической сети расположены квазары».
Изображение древнего квазара, питаемого сверхмассивной черной дырой, в ранней Вселенной, полученное телескопом JWST. Кристина Эйлерс/команда EIGER
Сверхмассивные черные дыры, расположенные в этих узлах космической сети, должны расти за счет устойчивого и быстрого притока газа и пыли, поступающих из космической сети, подобно галактическому центру сбора личинок — это позволило бы квазарам достичь чудовищных масс и экстремальной яркости.
Пустые окрестности, по-видимому, указывают на недостаток темной материи и избыточную плотность узлов космической сети. Если это так, то существующие теории механизмов роста не могут объяснить появление этих квазаров. Одно из возможных решений этой загадки заключается в том, что эти ранние квазары на самом деле окружены космической пылью и, следовательно, невидимы.
«Наши результаты показывают, что в головоломке роста этих сверхмассивных черных дыр все еще отсутствует важная часть», — заключил Эйлерс. «Если вокруг недостаточно материала для непрерывного роста некоторых квазаров, это означает, что должен существовать какой-то другой способ их роста, который нам еще предстоит выяснить».
Стоит уточнить, что с 2023 года астрономы считают, что квазары образуются при столкновениях галактик, в результате которых концентрируется и сжимается межзвездное вещество.
Изучая изображения 48 квазаров и более 100 обычных галактик, полученные с помощью телескопа Исаака Ньютона, расположенного на испанском острове Пальма, ученые обратили внимание на искаженные структуры во внешних областях галактик, в которых присутствуют квазары. Исследователи предположили, что это следы столкновений, в процессе которых межзвездный газ оказался вытолкнут к находящейся в центре галактики черной дыре и непосредственно перед поглощением высвободил огромное количество энергии в виде света, вспыхнув как квазар. Результаты исследования были опубликованв в 2023 году в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Сравнивая галактики с квазарами и те, в которых эти объекты не были обнаружены, астрономы пришли к выводу, что «квазарные» галактики втрое чаще взаимодействуют или сталкиваются с другими галактиками. Вполне вероятно, схожая судьба постигнет наш Млечный Путь, когда спустя пять миллиардов лет он столкнется с галактикой Андромеды, и на звездном небе вспыхнут новые ярчайшие объекты во Вселенной.
Сверхмассивная черная дыра в центре квазара J0529-4351, открытого в 2024 году, имеет массу от 17 до 19 миллиардов масс Солнца; каждый год она поглощает, или «аккрецирует», газ и пыль, эквивалентные 370 солнечным массам. Это делает J0529-4351 настолько ярким, что если бы он находился рядом с Солнцем, он был бы в 500 триллионов раз ярче нашей звезды.
«Мы обнаружили самую быстрорастущую из известных на сегодняшний день черную дыру. Ее масса составляет 17 миллиардов солнечных масс, и она поглощает чуть больше одного солнечного заряда в день», — заявил руководитель группы и астроном из Австралийского национального университета Кристиан Вольф в своем заявлении. «Это делает ее самым ярким объектом в известной Вселенной». Результаты исследования были опубликованы 19 февраля 2024 года в журнале Nature Astronomy.
Объект J0529-4351 был обнаружен в данных более 40 лет назад, но был настолько ярким, что астрономы не смогли идентифицировать его как квазар.
Квазары — это области в центре галактик, в которых находятся сверхмассивные черные дыры, окруженные газом и пылью, которыми питаются эти пустоты. Жесткие условия в дисках материи вокруг таких активных черных дыр, называемых аккреционными дисками и создаваемых огромной гравитацией объектов, нагревают газ и пыль, заставляя их ярко светиться.
Область пространства вокруг квазара J0529-4351, побившего все рекорды. ESO/Digitized Sky Survey 2/Dark Energy Survey
Кроме того, любое вещество в этих дисках, не аккрецированное чёрной дырой, направляется к полюсам космического гиганта, где выбрасывается в виде струи частиц со скоростью, близкой к скорости света, также генерируя мощный свет. В результате квазары в этих областях активных галактических ядер (АГЯ) могут светить ярче, чем суммарный свет миллиардов звёзд в окружающих их галактиках.
Но даже среди этих исключительно ярких событий J0529-4351 выделяется.
Свет от J0529-4351 исходит от массивного аккреционного диска, питающего сверхмассивную черную дыру, диаметр которой, по оценкам исследователей, составляет около 7 световых лет. Это означает, что пересечение этого аккреционного диска эквивалентно путешествию между Землей и Солнцем примерно 45 000 раз.
«Удивительно, что он оставался неизвестным до 2024 года, когда нам уже известно о миллионе менее впечатляющих квазаров. До сих пор он буквально смотрел нам в лицо», — заявил в своем заявлении член команды и ученый из Австралийского национального университета Кристофер Онкен.
Объект J0529-4351 был впервые обнаружен в рамках проекта Schmidt Southern Sky Survey, который стартовал в 1980 году, но потребовались десятилетия, чтобы подтвердить, что это именно квазар. Крупномасштабные астрономические обзоры предоставляют так много данных, что астрономам необходимы модели машинного обучения для их анализа и различения квазаров от других небесных объектов.
Эти модели также обучаются на основе уже обнаруженных объектов, а это значит, что они могут пропустить кандидатов с исключительными свойствами, таких как J0529-4351. Действительно, этот квазар настолько яркий, что модели пропустили его, полагая, что это звезда, расположенная относительно близко к Земле.
Иллюстрация квазара J059-4351, побившего все рекорды, — яркого ядра далёкой галактики, питаемого ненасытной сверхмассивной чёрной дырой. ESO/М. Корнмессер
Эта ошибочная классификация была обнаружена в 2023 году, когда астрономы, изучив область объекта с помощью 2,3-метрового телескопа в обсерватории Сидинг-Спринг в Австралии, поняли, что J0529-4351 на самом деле является квазаром.
Новое открытие, подтверждающее, что это на самом деле самый яркий квазар из когда-либо существовавших, было сделано во время последующих наблюдений за J0529-4351 с помощью спектрографа X-shooter на Очень большом телескопе (VLT) в районе пустыни Атакама на севере Чили.
Астрономы еще не закончили свои исследования объекта J0529-4351.
Команда исследователей считает, что сверхмассивная черная дыра в центре этого квазара питается вблизи предела Эддингтона, или точки, в которой испускаемое ею излучение должно отталкивать газ и пыль, отрезая космические запасы этой черной дыры.
Комментировать в ВконтактеСмотрите также... HTML, CSS-шпаргалка с примерами - тег IMG, figure и picture. Адаптирование, форматирование, эффекты Полный список обработчиков событий HTML / Javascript с примерами |
