Учёные обнаружили, что некоторые из древнейших квазаров во Вселенной, которые, как предполагалось, должны были находиться в «густонаселённых» областях, на самом деле оказались одинокими. Это открытие бросает вызов астрофизикам, которые пытаются понять, как эти яркие объекты могли сформироваться на раннем этапе развития Вселенной.
Квазары — это чрезвычайно яркие ядра галактик, в центре которых находится активная сверхмассивная чёрная дыра. Когда чёрная дыра втягивает окружающий газ и пыль, она выбрасывает огромное количество энергии, что делает квазары одними из самых ярких объектов во Вселенной.
Christina Eilers / EIGER team
Астрономы использовали космический телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST), чтобы заглянуть назад во времени, более чем на 13 миллиардов лет, чтобы изучить космическое окружение пяти известных древних квазаров. Они обнаружили удивительное разнообразие в их окрестностях, или «квазарных полях». В то время как некоторые квазары находятся в очень переполненных полях с более чем 50 соседними галактиками, остальные квазары, по-видимому, дрейфуют в пустотах, имея в окрестностях лишь несколько блуждающих галактик.
Эти одинокие квазары бросают вызов физикам, пытающимся понять, как такие яркие объекты могли сформироваться на столь раннем этапе развития Вселенной, без значительного источника окружающего вещества, способного подпитывать рост их чёрной дыры.
«Вопреки прежним представлениям, мы обнаружили, что в среднем эти квазары не обязательно находятся в областях с самой высокой плотностью ранней Вселенной. Некоторые из них, похоже, находятся где-то “в глуши”», — говорит Анна-Кристина Эйлерс, доцент кафедры физики Массачусетского технологического института.
Учёные подсчитали, что квазары должны были бы непрерывно расти с очень высокими темпами аккреции, чтобы достичь экстремальной массы и светимости в то время, когда их наблюдали астрономы, менее чем через 1 миллиард лет после Большого взрыва.
«Главный вопрос, на который мы пытаемся ответить, заключается в следующем: как образуются эти чёрные дыры массой в миллиарды солнечных, когда Вселенная ещё очень молода?», — говорит Эйлерс.
Результаты работы команды могут вызвать больше вопросов, чем ответов. «Одинокие» квазары, по-видимому, «живут» в относительно пустых областях. Если космологические модели верны, то в этих областях очень мало тёмной материи или исходного материала для зарождения звёзд и галактик.
«Наши результаты показывают, что всё ещё не хватает значительной части головоломки о том, как растут эти сверхмассивные чёрные дыры. Если вокруг недостаточно материала, чтобы некоторые квазары могли расти непрерывно, то это означает, что должен быть какой-то другой механизм роста, который нам ещё предстоит выяснить», — говорит Эйлерс.
Эйлерс и её коллеги надеются продолжить изучение квазаров и их окружения, чтобы лучше понять, как эти объекты образовались и эволюционировали в ранней Вселенной.