Изследвайки ранната Вселена, Много големият телескоп (VLT) на Европейската южна обсерватория наскоро потвърди откритието на най-яркия и най-бързо растящ квазар, наблюдаван някога. Квазарите са ярко светещи обекти от газ, засмукан от масивна черна дупка.
Откриването на този квазар повдига много въпроси относно образуването на галактики в ранната Вселена. Най-озадачаващо е как този квазар, който е съществувал по-малко от два милиарда години след Големия взрив, е могъл да стане толкова голям за толкова кратко време. Отговорът на този въпрос може преосмисли появата на галактиките.
Черните дупки, най-плътните обекти във Вселената, получават това име, защото тяхното гравитационно привличане е толкова силно, че засмукват дори светлината. Как тогава черна дупка може да бъде източникът на такъв интензивен източник на светлина?
В някои галактики, където черната дупка е достатъчно голяма, материята се изтегля с невероятно висока скорост. Докато се въртят спираловидно, силните сблъсъци между газове, прах и звезди генерират излъчване на огромни количества светлинна енергия. Колкото по-голяма е черната дупка, толкова по-силни са сблъсъците и толкова повече светлина се излъчва.
Квазарът, който беше обект на изследване, известен като J0529-4351, е с маса, еквивалентна на 17 милиарда слънца и е невероятно голям. В центъра на галактиката има спираловиден диск от материя, обхващащ ширина от седем светлинни години и черната дупка расте чрез акреция (натрупване) на тази материя. Ширината на диска е сравнима с разстоянието между Земята и следващата най-близка звездна система, Алфа Кентавър.
Черната дупка расте бързо, като консумира рекордно голямо количество маса, еквивалентно на едно слънце всеки ден. Това интензивно натрупване на материя освобождава голямо количество радиационна енергия, което е с еквивалент на квадрилион (хиляда трилиона) слънца.
Това повдига въпроса защо толкова ярък обект едва сега е идентифициран в нощното небе, въпреки десетилетия на астрономически наблюдения. Оказва се, че този квазар е бил скрит.
Въпреки удивителната си яркост, J0529-4351 е много далеч, което означава, че се слива в море от по-слаби звезди, които се намират много по-близо до Земята. Квазарът J0529-4351 е толкова далече, че светлината, която излъчва, отнема 12 милиарда години, за да достигне до Земята.
Възрастта на Вселената е около 13,7 милиарда години. Така че този квазар възниква само 1,7 милиарда години след Големия взрив в ранната Вселена.
Разширяването на Вселената ни позволява да измерим разстоянието до и следователно възрастта на този квазар. Според закона на Хъбъл, знаейки скоростта, с която даден обект се отдалечава от нас, ни позволява да изчислим разстоянието до него.
Сблъсъците при спираловидното движение на материята в черната дупка на този квазар, повишават температурите в нея до 10 000°C. При тези условия атомите излъчват характерен спектър от светлина.
Тези отделни честоти на светлината образуват нещо като баркод, чрез който астрономите могат да идентифицират елементарния състав на обектите в нощното небе. Когато обект, който излъчва светлина, се отдалечава от нас, честотата на тази наблюдавана светлина претърпява промяна, подобно на това как честотата на звука на сирената на линейка се измества в зависимост от това дали се движи към или далеч от вас.
Това изместване на астрономическите обекти е известно като „червено отместване“. „Червеното отместване, в комбинация със закона на Хъбъл, позволяват да установим възрастта и разстоянието на J0529-4351.
Този ярък квазар от ранната Вселена повдига важен въпрос, объркващ астрономите: как е възможно тази черна дупка, за толкова сравнително кратък период от време, да нарасне толкова бързо в толкова масивен обект? Според познатите модели на ранната Вселена би трябвало да отнеме повече време, за да нарасне до този размер.
Нещо повече, чрез анализ на моделите с изкуствен интелект (AI), през следващите години предстои да научим повече за тези необичайни обекти. Ако те приличат на J0529-4351, физиците ще трябва сериозно да преосмислят своите модели за ранната Вселена и образуването на галактики.
Най-бързо растящата черна дупка, наблюдавана някога, ще бъде идеалният обект за проучване от система, наречена Gravity+ , предстоящо надграждане на инструмент, наречен интерферометър, на Много големия телескоп (VLT). Този интерферометър е гениален начин за комбиниране на данни от четирите отделни телескопа, които всъщност съставляват VLT.
Gravity+ е проектирана да измерва директно скоростта на въртене и масата на черните дупки, особено тези, които се намират далеч от Земята.
Освен това, в чилийската пустиня Атакама в момента се строи рефлекторен телескоп с диаметър 39 метра, чието предназначение е откриването на оптичните и късите инфрачервени дължини на вълните, характерни за далечни квазари и ще направи идентифицирането и характеризирането на тези неуловими обекти още по-вероятно в бъдеще.
