Ilustracja starożytnego kwazara.
Za pomocą teleskopu Euclid astronomowie odkryli kosmiczny skarbiec 31 kwazarów zasilanych czarnymi dziurami we wczesnym Wszechświecie. Najbardziej zaskakującym odkryciem z tych wszystkich jest to, że najdalszy i najstarszy kwazar kiedykolwiek zauważony świeci światłem biliona Słońc, 670 milionów lat po Wielkim Wybuchu.
Kwazary pojawiają się, kiedy supermasywne czarne dziury o masie milionów lub czasami nawet miliardów Słońc są otoczone przez wirujące dyski materii nazywane dyskami akrecyjnymi. Gdy dyski akrecyjne stopniowo „karmią” te centralne kosmiczne tytany, ogromna grawitacja czarnych dziur generuje potężne tarcie, powodując, że materia świeci tak jasno, że jej jasność przewyższa łączny blask każdej gwiazdy w ich macierzystej galaktyce.
Mimo to kwazary nadal mogą być trudne do spostrzeżenia na ogromnych kosmicznych odległościach, bo ich światło jest trudne do rozróżnienia od tego znacznie bliższych gwiazd, dlatego poszukiwania wczesnych kwazarów trwają od dekad. Naukowcy mają nadzieję, że odkrycie tych ciał pomoże nam w zrozumieniu, czemu czarne dziury urosły tak szybko po Wielkim Wybuchu. Wystrzelony w 2023 r. teleskop Euclid spełnił zadanie swojej misji polegającej na odkrywaniu wczesnych kwazarów, uzyskując bezprecedensowy wynik aż 31 takich obiektów napędzanych przez czarne dziury.
„Te wczesne kwazary pochodzą z okresu początków wszechświata” – powiedział szef zespołu, Daming Yang z Uniwersytetu w Lejdzie w Holandii – „Poprzez znajdowanie i badanie ich, możemy lepiej zrozumieć, jak te ogromne systemy uformowały się i urosły tak szybko – jest to jedna z największych zagadek w astrofizyce”.
Niegdyś astronomom zajęło około dekady, aby odkryć pierwsze dziesięć kwazarów na takich odległościach, dlatego szczególnie zaskakujące jest to, że teleskop Euclid zdołał odkryć ponad 3 razy tyle takich obiektów w rok.
Czubek góry lodowej
Dzięki nowo odkrytej skarbnicy kwazarów z czasów, gdy liczący dziś 13,8 miliarda lat Wszechświat miał zaledwie 5% swojego obecnego wieku, wykryto nie tylko te najjaśniejsze kwazary, lecz też te ciemniejsze. Oznacza to, że naukowcy mogą nareszcie badać te obiekty w kontekście populacji.
„Teleskop Euclid jest prawdziwym przełomem” – Yang kontynuował – „Wcześniej mogliśmy znaleźć tylko garstkę bardzo jasnych, pradawnych kwazarów, a Euclid daje nam możliwość szukania o wiele bardziej efektywnie na ogromnych obszarach nieba, wyłapując znacznie słabsze światło. Jest to unikatowe narzędzie do wykrywania kwazarów”.
Z 31 nowych kwazarów, 12 istniało kiedy Wszechświat miał około 770 milionów lat, lecz dwa naprawdę wyróżniają się na tle pozostałych: EUCL J172902.75+641018.1 oraz EUCL J125308.55+705432.3. Zlokalizowane są 13 miliardów lat świetlnych od nas i istniały już 670 milionów lat po Wielkim Wybuchu. To sprawia, że są to najstarsze kiedykolwiek odkryte kwazary.
15 z odkrytych kwazarów przez ESA z misją Euclid.
„To znalezisko ponad dwukrotnie zwiększa liczbę pradawnych kwazarów znanych do tej pory” – powiedział w oświadczeniu Antonio La Marca, naukowiec Europejskiej Agencji Kosmicznej, członek zespołu Euclid – „Zespół projektu Euclid po raz pierwszy przeprowadził prawdziwy »spis« kwazarów z początków Wszechświata. To wielki krok w stronę zrozumienia tych wspaniałych obiektów na bardziej fundamentalnym poziomie”.
Kwazary te pochodzą z kosmicznej epoki znanej jako era rejonizacji, trwała ona od około 680 milionów lat po Wielkim Wybuchu do 1,1 miliarda lat po Wielkim Wybuchu. W tym czasie „ciemne wieki” Wszechświata dobiegły końca, gdy fotony nagle mogły swobodnie poruszać się po kosmosie. Tym samym te 31 kwazarów oferują wyjątkową możliwość zbadania tego kluczowego okresu w historii kosmosu.
„Pradawne kwazary to rzadkie odkrycia” – powiedziała Valeria Pettorino, naukowczyni projektu Euclid – „Te kwazary są ciekawe same w sobie, ale są również wehikułami czasu, które pozwolą nam odkryć wczesny Wszechświat oraz dowiedzieć się, jak powstały pierwsze galaktyki”.
Umiejscowienie 31 nowo odkrytych kwazarów na niebie.
Wspomniane 31 kwazarów zostało odkryte w ramach przeglądu nieba Euclid Wide Survey, który docelowo ma pokryć około jedną trzecią całego nieba widocznego z Ziemi.
Naukowcy mają nadzieję, że ten przegląd rzuci nowe światło na tak zwany „ciemny Wszechświat”, na który składają się dwie z najbardziej nurtujących tajemnic kosmosu: ciemna energia, czyli zagadkowy czynnik napędzający przyspieszanie ekspansji Wszechświata, oraz natura ciemnej materii, czyli najpowszechniejszej „substancji” w kosmosie, która pozostaje w zasadzie niewidoczna.
„Możliwości teleskopu Euclid są bezkonkurencyjne” – stwierdziła Pettorino – „Teleskop łączy dużą powierzchnię obserwacji, głębię, ostre obrazowanie oraz wyjątkowe możliwości w podczerwieni w sposób, który pozwala nam wyłapywać rzadkie, niezwykle odległe obiekty o wiele efektywniej niż kiedyś.”
Wyniki badań zespołu zostały opublikowane w czasopiśmie Astronomy & Astrophysics.
Korekta – Amelia Staszczyk
