Телескоп «Евклид» обнаружил один из самых далеких объектов во Вселенной
. Астрономы провели «перепись» всех известных квазаров
Астрономы обнаружили самый далекий за всю историю наблюдений квазар — он вспыхнул, когда Вселенной было всего 670 млн лет — сейчас возраст Вселенной насчитывает 13,8 млрд лет. Его нашли в группе из 31 древних квазаров с помощью космического телескопа «Евклид», сообщает портал Earth.com со ссылкой на результаты исследования, опубликованные в Astronomy & Astrophysics.
Квазар — это короткая и бурная фаза в жизни галактики. Газ и пыль закручиваются спиралями вокруг сверхмассивной черной дыры в ее центре и нагреваются, пока не вспыхивают ярким светом. В этот момент ядро галактики затмевает все вокруг, излучая свет триллионов Солнц.
Поймать квазары ранней Вселенной крайне сложно. Они редки, и по мере расширения космоса их свет смещается в сторону более длинных, красных волн — это явление называют красным смещением.
Красное смещение — это растяжение световых волн объекта из-за расширения Вселенной, и чем оно больше, тем дальше находится объект и тем раньше был испущен его свет.
В некоторых случаях смещение настолько велико, что свет полностью уходит из видимого диапазона в инфракрасный, поэтому обычные камеры на Земле почти не улавливают такие волны. Атмосфера планеты сама светится в инфракрасном диапазоне и заглушает слабые сигналы, а вдобавок далекие квазары легко спутать с коричневыми карликами — холодными тусклыми звездами, которые находятся гораздо ближе к нам.
Как «Евклид» нашел древние квазары
Телескоп Европейского космического агентства (ЕКА) «Евклид» позволяет обойти эти сложности. Диаметр его главного зеркала составляет менее 1,2 м. Благодаря этому с орбиты аппарат четко видит инфракрасное излучение и одновременно охватывает огромные площади космоса.
Поиском руководил аспирант Лейденского университета (Нидерланды) Да-Мин Ян. В беседе с Earth.com он рассказал, что «Евклид» полностью устраняет барьер, с которым сталкивались наземные обсерватории: телескоп сканирует небо в инфракрасном диапазоне из космоса со скоростью и глубиной, недостижимыми с поверхности Земли. Именно это и помогло найти древние квазары.
«Евклид» был запущен в космос 1 июля 2023 года на ракете SpaceX Falcon 9 с мыса Канаверал во Флориде. Несколько месяцев после запуска специалисты занимались калибровкой и тестированием научной аппаратуры. Регулярные научные наблюдения «Евклид» будет производить с начала 2024 года.
В ноябре 2023 года и мае 2024 года мир впервые увидел снимки телескопа в высоком качестве. На них были запечатлены скопление галактик в созвездии Персей, спиральная галактика IC 342, карликовая неправильная галактика NGC 6822, шаровое скопление NGC 6397, туманность Конская Голова.
В ЕКА назвали «Евклида» «детективом темной Вселенной». Телескопу предстоит выяснить, как темная материя и темная энергия привели Вселенную к ее современному виду.
Команда Да-Мин Яна изучила снимки, охватывающие около 3 тыс. квадратных градусов неба, которые «Евклид» собрал за первые 18 месяцев работы. Ученые использовали программное обеспечение на основе машинного обучения, чтобы из огромного массива данных выделить вероятных кандидатов в квазары. Из 123 отмеченных объектов подтверждение получили 31 — это удалось сделать благодаря последующим наблюдениям на крупных наземных телескопах на Гавайях, в Чили и в Аризоне (США).
До этого открытия самыми ранними квазарами считались несколько самых ярких объектов, чей свет можно разглядеть с расстояния миллиардов световых лет. Первый квазар с красным смещением более 7 обнаружили в 2011 году, и к моменту запуска «Евклида» ученые знали всего девять квазаров такого возраста. В число 31 новых квазаров входят 12, которые находятся за пределами отметки красного смещения 7 — это более чем вдвое превышает количество, которое астрономы обнаружили за предыдущее десятилетие.
Научный сотрудник ЕКА Антонио Ла Марка отметил, что команда проекта впервые провела настоящую «перепись» квазаров на заре Вселенной. Самый далекий из 31 квазара получил обозначение EUCL J1729. Он находится на расстоянии 7,77 млрд световых лет от Земли. Он опередил предыдущего рекордсмена — квазар с красным смещением 7,64, зафиксированный в исследовании 2021 года, — примерно на 15 млн лет космического времени.
Загадка сверхмассивных черных дыр
Подобные объекты усугубляют давнюю научную проблему. Чтобы светить так рано, каждый квазар должен «кормить» черную дыру, масса которой в миллионы, а иногда и миллиарды раз больше массы Солнца. Но с момента Большого взрыва прошло совсем немного времени — недостаточно, чтобы черная дыра могла набрать такую массу естественным путем. Поэтому чем раньше в истории Вселенной ученые находят квазар, тем труднее объяснить, откуда у него взялась такая гигантская черная дыра.
Новые квазары могут подсказать ответ на этот вопрос. Например, в одном из случаев ученые нашли черную дыру массой «всего» в десятки миллионов солнечных масс — но она поглощает вещество быстрее, чем предполагает теория. Возможно, именно такой быстрый рост и помогает черным дырам набирать огромную массу за короткое время. Теперь ученым предстоит точно измерить массу этих черных дыр.
Все эти квазары появились в конце важного периода в истории Вселенной — эпохи реионизации. Так называют время, когда только что появившиеся звезды и галактики залили пространство ярким светом и «выжгли» холодный туман из водорода, который заполнял космос после Большого взрыва. Перемены были огромными: раньше Вселенная была темной и непрозрачной, а после эпохи реионизации газ между галактиками стал прозрачным — таким, каким мы видим космос сегодня. Как объяснил руководитель исследования Да-Мин Ян, это была последняя большая трансформация Вселенной — превращение из непрозрачного тумана в прозрачный космос.
Свет квазара, прежде чем долететь до нас, проходит через облака этого газа, поэтому каждый квазар работает как своеобразный маяк: по тому, как сильно газ «гасит» его свет, ученые понимают, насколько сильно Вселенная уже очистилась от тумана в тот момент. Когда красное смещение было около 7 (то есть свет шел к нам с самых ранних этапов), газ вокруг был еще в основном непрозрачным. Но спустя всего несколько сотен миллионов лет — а это очень короткий срок в масштабах космоса — ситуация кардинально изменилась, и газ стал прозрачным. Больше всего подробностей ученые узнали благодаря второму по дальности квазару из новой группы: наблюдения показали, что в галактике вокруг него активно рождаются новые звезды.
Валерия Петторино, научный сотрудник проекта «Евклид», сравнила древние квазары с машинами времени: по ее словам, эти объекты позволяют заглянуть в раннюю Вселенную и понять, как появились самые первые галактики.
Первые кадры с «Евклида»
В марте 2025 года появился первый каталог объектов, изученных телескопом «Евклид». В него вошли более 380 тыс. галактик и 500 ранее неизвестных гравитационных линз. Данный каталог основан на данных, собранных всего за одну неделю работы телескопа. За этот короткий срок «Евклид» зафиксировал 26 млн галактик, самые дальние из которых находятся на расстоянии 10,5 млрд световых лет. Итогом работы телескопа станет грандиозный космический атлас, который охватит треть всего неба — 14 тыс. квадратных градусов.
Ожидается, что за шесть лет работы «Евклид» сделает снимки более 1,5 млрд галактик. Ежедневно он отправляет на Землю 100 ГБ данных.
