Телескоп «Близнюк-Північ» (Gemini North) допоміг підтвердити природу космічної системи, що перебуває на межі перетворення в гігантську еліптичну галактику.
Астрономи за допомогою кількох наземних і космічних телескопів, серед яких Gemini North («Близнюк-Південь») на Гаваях, виявили тісно пов’язаний дует квазарів — характерну ознаку пари галактик, що зливаються. Об’єкти спостерігали на тому етапі розвитку Всесвіту, коли йому було лише три мільярди років. Це відкриття проливає світло на еволюцію галактик у «космічний полудень», період в історії Всесвіту, коли в галактиках інтенсивно відбувався процес формування зір. Виявлене злиття галактик також вказує на систему, яка готова стати гігантською еліптичною галактикою.
Галактики ростуть і еволюціонують, зливаючись з іншими галактиками, змішуючи свої мільярди зірок, спричиняючи спалахи активного зореутворення та часто живлячи центральні надмасивні чорні діри, що приводить до появи яскравих квазарів, які затьмарюють всю галактику. Наслідком деяких із таких злиттів згодом є масивні еліптичні галактики, що містять чорні діри, маса яких у мільярди разів перевищує масу Сонця. Хоча астрономи спостерігали злиття багатьох галактик з понад одним квазаром у нашому близькому оточенні (в місцевому чи локальному Всесвіті — Ред.), більш віддалені приклади, коли Всесвіт мав лише чверть свого нинішнього віку, досить рідкісні. Їх дуже складно знайти.
Тепер група астрономів виявила тісно пов’язану пару надмасивних чорних дір — квазарів, які активно «споживають» речовину. Це відкриття є першим підтвердженим виявленням двох надмасивних чорних дір в одній і тій же галактичній реальності в «космічний полудень» — у період бурхливого зореутворення в той час, коли Всесвіту було всього три мільярди років.
Попередні спостереження виявили схожі системи на ранніх стадіях злиття, коли дві галактики ще можна було вважати чітко окремими одиницями. Але ці нові результати показують: два квазари «горять» так близько, на відстані лише 10 000 світлових років один від одного, що їхні материнські галактики, ймовірно, на шляху до того, щоб об’єднатися в гігантську еліптичну галактику.
Пошук пар надмасивних чорних дір так близько одна до одної в цю ранню епоху схожий на спробу знайти знамениту голку в копиці сіна. Проблема полягає в тому, що більшість пар чорних дір лежать надто близько. І їх важко розрізняти. Щоб остаточно виявити таку систему, дві надмасивні чорні діри мають активно накопичувати масу й одночасно сяяти як квазари. Такі умови надзвичайно рідкісні. За статистикою, на кожні 100 надмасивних чорних дір тільки одна має активно нарощувати масу в певний час.
Однак астрономи знають — в далекому Всесвіті мають бути пари надмасивних чорних дір, які містяться в галактиках, що зливаються. Перші натяки на таку систему науковці знайшли в даних від Космічного телескопа імені Габбла. Він виявив дві близько розташовані точки світла у віддаленому Всесвіті.
Щоб з’ясувати справжню природу цієї системи, наукова група виконала пошук у величезній базі даних обсерваторії Gaia («Ґайя») Європейського космічного агентства і виявила, що ця система має очевидне «похитування». Його могли спричинити спорадичні зміни в активності живлення чорної діри.
Потім науковці використала багатооб’єктний спектрограф (Gemini Multi-Object Spectrograph, GMOS) і приймач GNIRS, що встановлені на телескопі «Близнюки-Північ». Дані від цих інструментів дали змогу отримати незалежні вимірювання відстані до квазарів. Виявилося, що обидва об’єкти це справді два квазари, а не випадкове розташування одного квазара та зорі переднього тла на промені зору спостерігача. Подальші дослідження з використанням даних спостережень Обсерваторії імені Кека, Великого масиву антен імені Карла Янського (Karl G. Jansky Very Large Array) і рентгенівської обсерваторії NASA «Чандра» допомогли підтвердити ці висновки.
«Процес підтвердження був нелегким, і нам знадобилися кілька телескопів, які охоплюють спектр від рентгенівського випромінювання до радіо, щоб остаточно підтвердити, що ця система справді є парою квазарів, а не, скажімо, двома зображеннями квазара через гравітаційну лінзу.», — сказав співавтор дослідження Юе Шен (Yue Shen), астроном з Іллінойського університету.
«На такому ранньому етапі ми не бачимо багато подвійних квазарів. І тому це відкриття так захоплює. Знання про популяцію прабатьків чорних дір зрештою приведе нас до розуміння того, як у ранньому Всесвіті виникли надмасивні чорні діри та як часто могли бути ці злиття», — сказав аспірант Ю-Чін Чен (Yu-Ching Chen) з Іллінойського університету в Урбана-Шампейн, головний автор цього дослідження. Його результати оприлюднив журнал Nature.
За інф. з сайту https://noirlab.edu підготував Іван Крячко
