Далекі квазари показали найраніші надмасивні чорні діри

04 вересня 2026 р. 00:33

04 вересня 2026 р. 00:33

Далекі квазари з рекордно великим червоним зміщенням дають астрономам нову підказку до того, як у ранньому Всесвіті з’явилися перші надмасивні чорні діри. Команда, що працює з космічним телескопом Європейського космічного агентства Euclid, повідомила про відкриття 31 нового квазара, серед яких два належать до найдальших, які будь-коли спостерігалися. Про це розповідає видання Universe Today .

Квазари — одні з найяскравіших і водночас найрідкісніших об’єктів у космосі. Вони виникають, коли надмасивна чорна діра в центрі галактики активно поглинає речовину. Газ і пил, що падають усередину, розігріваються, випромінюють колосальну кількість енергії й можуть засвітити яскравіше за всю галактику разом узяту.

Euclid знаходить квазари, що сяяли в дитинстві Всесвіту

У статті в журналі Astronomy & Astrophysics автори описують перші півтора року ширококутового огляду неба телескопом Euclid. З приблизно 3000 квадратних градусів неба було відібрано кандидати в далекі квазари, а потім їхні спектри перевірили на великих наземних обсерваторіях — Keck, Magellan та Великому бінокулярному телескопі (LBT).

Найвіддаленіший із нових об’єктів, квазар EUCL J172902.75+641018.1, відповідає епосі, коли Всесвіту було лише близько 662 мільйонів років . Це означає, що надмасивна чорна діра в його центрі вже встигла вирости до маси близько мільярда Сонць за надзвичайно короткий за космічними мірками час.

Астрофізик Даніел Мортлок (Daniel Mortlock) з Імперського коледжу Лондона нагадує, що кожна велика галактика, зокрема й Чумацький Шлях, має в центрі надмасивну чорну діру масою від мільйона до кількох мільярдів сонячних мас. Вони ростуть, коли на них падає речовина, яка розігрівається, світиться і тимчасово «перекриває» світло всіх зір у галактиці — так ми й бачимо квазар.

Як працює квазар і чому він такий яскравий

Щоб чорна діра перетворилася на квазар, потрібен механізм, який перетворює кінетичну енергію падаючої речовини на тепло й світло. Це відбувається через формування акреційного диска — щільного диска газу й пилу, що обертається навколо чорної діри замість того, щоб одразу зникнути за горизонтом подій.

У цьому диску речовина стискається, стає надзвичайно щільною та нагрівається до тисяч кельвінів. У результаті акреційний диск, розміром приблизно з нашу Сонячну систему, може випромінювати більше світла, ніж ціла галактика з мільярдами зір. Водночас навіть чорна діра масою в мільярд Сонць становить лише невелику частку загальної маси великої галактики.

Часто такі активні ядра галактик викидають потужні перпендикулярні джети — вузькі струмені частинок і випромінювання. За словами Мортлока, загалом прийнято вважати, що ключову роль у їхньому утворенні відіграють магнітні сили. Але домінуючі фізичні механізми досі не до кінця зрозумілі, адже тут одночасно діють магнетизм, гідродинаміка, турбулентність і все це — у викривленому просторі-часі. Розв’язання відповідних рівнянь перебуває на межі можливостей сучасних обчислювальних методів.

Як знаходять такі далекі квазари

Випромінювання квазарів переважно припадає на ультрафіолет і видиме світло. Однак через розширення Всесвіту їхнє світло сильно зміщується в бік довших хвиль — від ультрафіолету через оптичний діапазон аж у інфрачервоний. Тому найвіддаленіші квазари ми спостерігаємо саме в інфрачервоному діапазоні.

За словами Мортлока, ключова ознака, яку шукають астрономи, — це об’єкт, що яскравий в інфрачервоному, але практично невидимий в оптичному діапазоні. Це означає, що все його випромінювання «перетягнуте» розширенням Всесвіту в інфрачервону область спектра.

Euclid, чутливий до інфрачервоного випромінювання і здатний оглядати великі ділянки неба, виявився особливо ефективним у пошуку таких далеких квазарів. Колаж із 15 із 31 нововідкритих об’єктів демонструє, як різноманітно можуть виглядати ці джерела на зображеннях телескопа.

Нерозв’язана загадка перших чорних дір

Попри успіхи спостережень, головне питання залишається відкритим: яким чином перші чорні діри сформувалися й так швидко набрали масу? Наразі ніхто не має остаточної відповіді, як саме об’єкти масою в мільярд Сонць могли вирости менш ніж за 650–700 мільйонів років після Великого вибуху.

Мортлок зазначає, що нові спостереження лише загострюють цю загадку: ми «просуваємося» до дедалі ранніших епох, але все одно знаходимо надмасивні чорні діри з дуже малою кількістю часу на їхній ріст. Це вказує на те, що моделі формування перших чорних дір і галактик ще потребують суттєвого уточнення.

Огляд Euclid демонструє, що далекі квазари залишаються ключем до розуміння того, як надмасивні чорні діри вплинули на формування й еволюцію великих спіральних галактик упродовж усієї історії Всесвіту.

Наука