С помощью космического телескопа НАСА «Хаббл», космической обсерватории Gaia ЕКА и телескопа Sloan астрономы обнаружили две пары квазаров, которые расположены так близко друг к другу, что выглядят как единый объект на фотографиях с наземных телескопов. Открытие этих четырех квазаров предлагает новый способ исследовать столкновения между галактиками и слияние сверхмассивных черных дыр в ранней Вселенной, сообщает пресс-служба НАСА. Результаты исследования появились в онлайн-выпуске журнала Nature Astronomy.
Квазар – один из самых ярких астрономических объектов, источник интенсивного света из центра далекой галактики, который может затмить всю галактику. Он питается от сверхмассивной черной дыры, высвобождая поток радиации. Квазары разбросаны по всему небу, и их было больше всего 10 миллиардов лет назад. Тогда происходило много слияний галактик, подпитывающих черные дыры. Поэтому астрономы предполагают, что в то время должно было быть много и двойных квазаров.
Наличие квазаров в галактических столкновениях играет решающую роль в формировании галактик. Когда две близкие галактики начинают гравитационно искажать друг друга, их взаимодействие направляет материал в соответствующие черные дыры, воспламеняя их квазары. Со временем излучение этих высокоинтенсивных «лампочек» запускает мощные галактические ветры, которые уносят большую часть газа из сливающихся галактик. Без газа звездообразование прекращается, и галактики превращаются в эллиптические галактики.
На данный момент астрономы открыли более 100 двойных квазаров в сливающихся галактиках. Однако ни одна пара не была так стара, как два двойных квазара в этом исследовании.
Изображения «Хаббла» показывают, что квазары внутри каждой пары находятся на расстоянии всего около 10 000 световых лет друг от друга. Для сравнения, наше Солнце находится на расстоянии 26 000 световых лет от сверхмассивной черной дыры в центре нашей галактики. Пары родительских галактик в конечном итоге сольются, а затем квазары также объединятся, в результате чего появится еще более массивная одиночная черная дыра.
Найти двойные квазары было непросто. «Хаббл» – единственный телескоп с достаточно острым зрением, чтобы заглянуть в раннюю Вселенную и различить два близких квазара, которые находятся так далеко от Земли. Однако одного только высокого разрешения «Хаббла» недостаточно, чтобы найти эти двойные световые маяки. Проблема в том, что небо покрыто гобеленом из древних квазаров, которые зажглись 10 миллиардов лет назад – и лишь малая часть низ них двойные. Поэтому ученым изучили обзор спутника Gaia телескопа Sloan, чтобы определить кандидатов.
Gaia очень точно измеряет положение, расстояния и движения ближайших небесных объектов. Но команда разработала новое инновационное приложение для Gaia, которое можно было использовать для исследования далекой Вселенной. Ученые использовали базу данных обсерватории для поиска квазаров, имитирующих видимое движение близлежащих звезд. Квазары появляются как отдельные объекты в данных Gaia. Однако обсерватория может уловить тонкое, неожиданное покачивание в видимом положении некоторых наблюдаемых квазаров.
Квазары не движутся в пространстве каким-либо измеримым образом, но вместо этого их покачивание может свидетельствовать о случайных флуктуациях света, поскольку каждый член пары квазаров различается по яркости. Квазары мерцают по яркости от нескольких дней до месяцев, в зависимости от «графика питания» их черной дыры.
Эта переменная яркость между парой квазаров похожа на сигнал о пересечении железной дороги на расстоянии. Поскольку огни по обе стороны от неподвижного сигнала попеременно мигают, сигнал создает иллюзию «покачивания».
Хотя ученые убеждены в своем результате, они говорят, что есть небольшая вероятность того, что «Хаббл» сделал двойные изображения одного и того же квазара – эта иллюзия могла бы быть вызвана гравитационным линзированием. Это явление происходит, когда гравитация массивной галактики на переднем плане разделяется и усиливает свет от фонового квазара на два зеркальных изображения. Однако исследователи считают, что такой сценарий маловероятен, потому что «Хаббл» не обнаружил никаких галактик на переднем плане рядом с двумя парами квазаров.
Галактические слияния происходили чаще миллиарды лет назад, но некоторые из них все еще происходят сегодня. Одним из примеров является NGC 6240, соседняя система сливающихся галактик, в которой есть две и, возможно, даже три сверхмассивные черные дыры. Еще более тесное слияние галактик произойдет через несколько миллиардов лет, когда наша галактика Млечный Путь столкнется с соседней галактикой Андромеды. Галактическая борьба, вероятно, подпитывает сверхмассивные черные дыры в ядре каждой галактики, зажигая их как квазары.
Телескопы будущего могут дать больше информации об этих системах. Например, космический телескоп НАСА «Джеймс Уэбб», запуск которого запланирован на конец этого года, будет исследовать родительские галактики квазаров. «Уэбб» покажет признаки слияния галактик, такие как распределение звездного света и длинные потоки газа, вытянутые из взаимодействующих галактик.
[Фото: NASA, ESA, H. Hwang and N. Zakamska (Johns Hopkins University), and Y. Shen (University of Illinois, Urbana-Champaign)]
