Najdawniejsze kwazary odkryte przez Euclida. Świeciły jaśniej niż bilion Słońc

Najdawniejsze kwazary znalazły się w centrum uwagi astronomów. Kosmiczny teleskop Euclid Europejskiej Agencji Kosmicznej wyłowił 31 takich obiektów, w tym dwa, które ustanawiają nowe rekordy jako najstarsze znane nauce. Ich światło pochodzi z okresu, gdy Wszechświat miał około 670 milionów lat, czyli zaledwie 5 procent obecnego wieku.

Jak zobaczyć najstarsze kwazary

W nowej puli obiektów szczególnie wyróżniają się dwa kwazary: EUCL J172902.75+641018.1 oraz EUCL J125308.55+705432.3. To właśnie one przesuwają dotychczasową granicę obserwacji, bijąc poprzedni rekord z 2021 roku. Oba znajdują się 13 miliardów lat świetlnych od Ziemi w popularnonaukowym ujęciu kosmicznych odległości.

Kwazar to krótka, ekstremalnie jasna faza życia galaktyki, w której materia opada na centralną supermasywną czarną dziurę i zamienia część swojej masy w promieniowanie. Te obiekty potrafią świecić setki do tysięcy razy jaśniej niż otaczające je galaktyki, dlatego da się je dostrzec z ogromnych odległości.

Paradoks polega na tym, że najdawniejsze kwazary, choć potężne, są trudne do wyłowienia. Ich pierwotne światło jest słabe i łatwo je pomylić z obiektami bliższymi, na przykład gwiazdami w Drodze Mlecznej. Dodatkowo ekspansja Wszechświata rozciąga promieniowanie ku dłuższym falom: to, co kiedyś było bardziej „ultrafioletowe”, trafia dziś do zakresu bliskiej podczerwieni. Z powierzchni Ziemi trudno jest zaobserwować takie promieniowanie z powodu obecności atmosfery.

Euclid obserwuje Wszechświat z kosmosu. Łączy szerokie pokrycie nieba z czułością w zakresie podczerwieni. Kluczowe były dane z Euclid Wide Survey – przeglądu, który po ukończeniu ma objąć ponad jedną trzecią całego nieba.

Narodziny supermasywnych czarnych dziur

Tak wczesne kwazary są ważne nie tylko dlatego, że są „naj”. Stanowią jeden z najlepszych sposobów testowania scenariuszy wzrostu supermasywnych czarnych dziur i rozwoju galaktyk w pierwszym miliardzie lat istnienia Wszechświata. Część z tych obiektów musiała osiągnąć ogromne masy wyjątkowo szybko, co pozostaje jedną z kluczowych zagadek współczesnej astrofizyki.

Odkrycia Euclida wpisują się też w kontekst epoki rejonizacji — okresu przejściowego, gdy młody Wszechświat zmieniał się z chłodnego i neutralnego w coraz bardziej zjonizowany pod wpływem energetycznego promieniowania pierwszych gwiazd i galaktyk. Kwazary, dzięki swojej jasności, pozwalają badać ten proces przez ślad, jaki ośrodek międzygalaktyczny odciska na ich świetle.

Kolejne odkrycia czekają

Za najnowszym odkryciem stoi nie tylko teleskop, ale też sposób przetwarzania danych. Wyławianie kwazarów wspierają metody sztucznej inteligencji (uczenia maszynowego), które pomagają przesiać dziesiątki milionów źródeł i wskazać te najbardziej prawdopodobne. Istotną rolę odegrały również obserwacje z Ziemi. Dwie trzecie nowych kwazarów– w tym trzy najbardziej odległe – odkryto z użyciem teleskopów Kecka.

Na horyzoncie są kolejne odkrycia. Zaplanowano już programy obserwacyjne z wykorzystaniem Teleskopu Jamesa Webba, które mają pomóc m.in. w pomiarach mas czarnych dziur oraz badaniu chemii gazu i sygnałów związanych z rejonizacją. Z kolei ALMA ma śledzić pył i gaz w galaktykach zawierających kwazary, by lepiej opisać ich zasoby i tempo gwiazdotwórczości. Naukowcy liczą na to, że wkrótce odnajdą jeszcze starsze obiekty.

Źródło: Astronomy & Astrophysics