Хаббл увидел двойные квазары в сливающихся галактиках

Космический телескоп Хаббл  «заглянул» на 10 миллиардов лет назад в прошлое Вселенной и обнаружил две пары квазаров, которые находятся настолько близки друг к другу, что выглядят как один объект на наземных телескопических фотографиях, но не в четком взгляде Хаббла.

Исследователи полагают, что квазары расположены так близко друг к другу, потому что они находятся в ядрах двух сливающихся галактик.

Квазар — это яркий маяк интенсивного света из центра далекой галактики, который может затмить всю галактику.

— Мы подсчитали, что в далекой Вселенной на каждую тысячу квазаров приходится один двойной квазар. Так что найти эти двойные квазары — все равно что найти иголку в стоге сена», — говорит ведущий исследователь Юэ Шэнь из Университета Иллинойса.

Открытие этих квазаров предлагает новый способ исследовать столкновения между галактиками и слияние сверхмассивных черных дыр в ранней Вселенной, говорят исследователи.

Квазары разбросаны по всему небу и были наиболее многочисленны 10 миллиардов лет назад. Тогда было много слияний галактик, питающих черные дыры. Поэтому астрономы теоретизируют, что в это время должно было быть много двойных квазаров.

«Это действительно первый образец двойных квазаров в пиковую эпоху формирования галактик, с помощью которого мы можем исследовать идеи о том, как сверхмассивные черные дыры собираются вместе, чтобы в конечном итоге сформировать двойную систему», — говорят ученые.

Подобные наблюдения важны, потому что квазары в галактических столкновениях играют решающую роль, говорят исследователи. Когда две близкие галактики начинают гравитационно искажать друг друга, их взаимодействие направляет материал в соответствующие черные дыры, зажигая их квазары.

Со временем излучение этих высокоинтенсивных «лампочек» запускает мощные галактические ветры, которые выметают большую часть газа из сливающихся галактик. Лишенные газа, галактики прекращают звездообразование и эволюционируют в эллиптические галактики.

— Квазары оказывают глубокое влияние на формирование галактик во Вселенной, — говорят астрономы. «Обнаружение двойных квазаров в эту раннюю эпоху важно, потому что теперь мы можем проверить наши давние идеи о том, как черные дыры и их галактики-хозяева эволюционируют вместе.»

К настоящему времени астрономы обнаружили более 100 двойных квазаров в сливающихся галактиках. Однако ни один из них не стар так, как два двойных квазара в этом исследовании.

Изображения Хаббла показывают, что квазары внутри каждой пары находятся всего в 10 000 световых лет друг от друга. Для сравнения, наше Солнце находится в 26 000 световых лет от сверхмассивной черной дыры в центре нашей галактики.

Пары галактик-хозяев в конце концов сольются, а затем квазары также объединятся, в результате чего образуется еще более массивная одиночная черная дыра.

Найти их было нелегко. Хаббл — единственный пока телескоп, обладающий достаточно острым зрением, чтобы заглянуть в раннюю Вселенную и различить два близких квазара, которые находятся так далеко от Земли. Однако одного только резкого разрешения Хаббла недостаточно, чтобы найти эти двойные световые маяки.

Астрономам сначала нужно было выяснить, куда направить Хаббла для их изучения. Проблема заключается в том, что небо «покрыто покрывалом»  древних квазаров, которые вспыхнули 10 миллиардов лет назад, и только крошечная часть из них двойственна. Потребовалась изобретательная и инновационная техника, которая потребовала помощи спутника Gaia Европейского космического агентства и наземного цифрового обзора неба Sloan, чтобы собрать группу потенциальных кандидатов для наблюдения Хаббла.

Yue Shen et al. A hidden population of high-redshift double quasars unveiled by astrometry, Nature Astronomy (2021). DOI: 10.1038/s41550-021-01323-1