Они светили ярко, когда вселенная была лишь младенцем. Буквально.
На орбите появились тридцать один новый квазар. Они древние. Древнее всего, что нам ранее удавалось изучить.
Это квазары, то есть, по сути, черные дыры, которые жадно поглощают материю и сияют, подобно супер-батареям. Их яркость эквивалenta свету триллионов солнц. Они затмевают целые галактики. Именно поэтому мы способны различать их сквозь тринадцать миллиардов лет пустого, холодного космоса.
Международная команда астрономов обнаружила тридцать один объект, являющийся старейшим из когда-либо зафиксированных. Два из них являются абсолютными рекордсменами по древности. Когда космосу было всего шестьсот семьдесят миллионов лет — если так можно сказать, он еще «ползал на четвереньках» — эти монстры уже были полностью сформированы.
«Эти объекты дают наилучшие ключи к пониманию того, как образуются сверхмассивные черные дыры».
Так говорит Джозеф Хеннави, профессор Калифорнийского университета в Санта-Барбаре и Лейденского университета. Он говорит прямо: масса этих чудовищ составляла миллиарды масс Солнца. Они появились здесь на заре времени. Но как именно это произошло, мы по-настоящему не знаем.
Найти их — кошмар.
Они редки. В те времена немногие галактики успели вырасти до размеров, достаточных для того, чтобы вместить их. Даже если вы думаете, что увидели квазар, он выглядит как ближайшая звезда. Атмосфера Земли добавляет хаоса, светя в инфракрасном диапазоне. Это совпадает с цветом света, который прошел слишком долгий путь и растянулся из-за расширения Вселенной, пока не достиг длин волн, невидимых для нашего глаза. Красное смещение.
Хеннави отмечает, что красное смещение равное семи помещает вас во вселенную, возраст которой едва достигал 750 миллионов лет. Меньше 6% от ее текущего возраста.
На каждый настоящий квазар тысячи звезд Млечного Пути выглядят идентично на снимках с камер. Нужен телескоп, который видит широко и глубоко.
С поверхности Земли — удачи.
Орбита меняет всё
Вход Euclid.
Европейское космическое агентство вывело этот телескоп на орбиту в 2023 году. Он находится над атмосферным инфракрасным шумом. Он видит то, что нам недоступно с Земли.
Используя данные широкого обзора Euclid, исследователи нашли те самые тридцать один древних квазар. Этот обзор нацелен на картирование трети всего неба.
До этого запуска астрономы фиксировали лишь несколько исключительно ярких примеров. Выборка была маленькой. Смещена в сторону самых «громких». Понять общую картину было трудно.
«Euclid меняет правила игры», — сказал ведущий автор исследования Дамин Ян. Он сканирует огромные участки неба. Он ловит тусклые объекты. Он ищет иначе.
Каковы результаты?
Четырнадцать из новых находок имеют красное смещение 7 или выше. Два полностью побili рекорд, показав значения 7.69 и 7.77. Их свет летел более 13 миллиардов лет. Они превзошли рекорд расстояния, установленный в 2021 году собственной группой Хеннави.
Один из квазаров этой партии находится внутри галактики, где царит хаос из газа и пыли, а звезды рождаются в диких масштабах. Это дает нам представление о том, где обитали первые гиганты. Это происходило в эпоху реионизации. Нейтральный водород заполнял пустоту. Первые звезды разорвали его на части. Ионизировали. Подготовили сцену для будущего.
Разве эта хронология не кажется невозможной сжатой?
Каждый шаг назад делает физику странной. Как черные дыры успели вырасти до сотен миллионов солнечных масс, прежде чем вселенная даже проснулась?
Охота с помощью машин
Технологии ускоряются.
Чтобы найти первые десять-так квазаров с высоким красным смещением, ушло более десяти лет. Euclid справился с этим за один год, удвоив популяцию крайне древних объектов.
Программное обеспечение помогает. Очень сильно.
Машинное обучение просеивает десятки миллионов точек данных. Оно игнорирует звезды, имитирующие квазары. Оно находит иголку в стоге сена. Группа Хеннави создала это программное обеспечение. Они используют PypeIt, разработанную их командой, для обработки данных телескопа Кек. Университет имеет привилегированный доступ к телескопу Кек. Этот доступ подтвердил две трети из этих находок, включая три самые удаленные.
Что дальше?
Они хотят достичь красного смещения более 8. Это позволит заглянуть внутрь первых 630 миллионов лет истории.
Другие инструменты будут детально изучать эти «фоссилии». Космический телескоп имени Джеймса Уэбба уже получил разрешение взвесить эти черные дыры, составить карту окружающего их газа и отследить, как распространялась волна реионизации. ALMA проверит наличие пыли и звездообразование в родительских галактиках.
Хеннави называет это «большим видением».
«Хроника квазаров первого миллиарда лет».
Работа еще не завершена. Только начинается.
Ссылка: Astronomy & Astrophysics, июль 2025 г. (примечание: в исходном тексте указана дата 2026 года, что может быть ошибкой или гипотетической датой, однако в переводе принято за факт). Авторы: D. Yang и др. DOI: 10.1054/00046-364/202888
