Πώς δύο κβάζαρ στην αυγή του χρόνου θα μπορούσαν να είχαν χρησιμεύσει ως η πέτρα της Ροζέτα του πρώιμου σύμπαντος

Ανακαλύφθηκε ένα διπλό κβάζαρ που κατευθύνεται προς μια σούπερ συγχώνευση που θα φωτίσει την «κοσμική αυγή», μόλις 900 εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη.

Είναι οι πρώτοι Κβάζαρ Το ζευγάρι το ανακάλυψε πολύ πίσω στον κοσμικό χρόνο.

Τα κβάζαρ αναπτύσσονται γρήγορα Υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες Σε υπερκινητικούς πυρήνες Γαλαξίες. Χείμαρροι αερίου ορμούν στο λαιμό των μαύρων τρυπών και κολλάνε στο στόμιο του δίσκου προσαύξησης, ενός πυκνού δακτυλίου υπερ-καυτού αερίου που παρατάσσεται για να πέσει στη μαύρη τρύπα. Δεν συμβαίνουν όλα αυτά. Τα μαγνητικά πεδία που περικλείονται στον περιστρεφόμενο δίσκο προσαύξησης μπορούν να διεγείρουν πολλά φορτισμένα σωματίδια και να τα στείλουν πίσω στο βαθύ διάστημα με τη μορφή δύο πίδακες που εκτοξεύονται σχεδόν Η ταχύτητα του φωτός. Οι πίδακες και ο δίσκος προσαύξησης σε συνδυασμό κάνουν το κβάζαρ να φαίνεται εξαιρετικά φωτεινό, ακόμη και σε δισεκατομμύρια αστέρια Ετος φωτός.

Αυτή η εικόνα απεικονίζει δύο κβάζαρ σε διαδικασία συγχώνευσης. Χρησιμοποιώντας τόσο το τηλεσκόπιο Gemini North όσο και το τηλεσκόπιο Subaru, μια ομάδα αστρονόμων ανακάλυψε ένα ζευγάρι συγχωνευμένων κβάζαρ που παρατηρήθηκαν μόλις 900 εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Δεν είναι μόνο αυτό το πιο μακρινό ζεύγος συγχωνευόμενων κβάζαρ που έχει βρεθεί ποτέ, αλλά είναι επίσης το πρώτο επιβεβαιωμένο ζεύγος που βρέθηκε στην περίοδο του σύμπαντος γνωστή ως κοσμική αυγή. (Πίστωση εικόνας: Gemini International Observatory/NOIRLab/NSF/AURA/M. Garlick)

Γιατί κάθε μεγάλος γαλαξίας έχει την ωμότητα του Μαύρη τρύπα Όπως η σκοτεινή θερμότητα, όταν οι γαλαξίες συγκρούονται και συγχωνεύονται, έτσι και οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες τους τελικά. Επιστρέφοντας στην κοσμική αυγή – που περιγράφει τα πρώτα δισεκατομμύρια χρόνια της κοσμικής ιστορίας, όταν εμφανίστηκαν για πρώτη φορά αστέρια και γαλαξίες – Διαστελλόμενο σύμπαν Ήταν μικρότεροι από ότι είναι σήμερα, έτσι οι γαλαξίες ήταν πιο κοντά και συγχωνεύονταν πιο συχνά. Ωστόσο, ενώ περισσότερα από 330 μοναχικά κβάζαρ έχουν παρατηρηθεί μέχρι στιγμής στα πρώτα δισεκατομμύρια χρόνια του σύμπαντος, η αναμενόμενη αφθονία διπλών κβάζαρ ήταν αξιοσημείωτη για την απουσία τους – μέχρι τώρα.

READ Άνεμοι μεγέθους γαλαξία ανιχνεύθηκαν στο μακρινό σύμπαν

Τα διπλά κβάζαρ που ανακαλύφθηκαν πρόσφατα, J121503.42–014858.7 και J121503.55–014859.3 — που αναφέρονται ως C1 και C2 από τους ανακαλυπτές τους — παρατηρήθηκαν χρησιμοποιώντας Τηλεσκόπιο Subaru Στο Mauna Kea στη Χαβάη από μια ομάδα με επικεφαλής τον Yoshiki Matsuoka του Πανεπιστημίου Ehime στην Ιαπωνία.

Οι αστρονόμοι παρακολούθησαν μια φασματοσκοπική ανάλυση χρησιμοποιώντας την κάμερα και το φασματογράφο Faint Object (FOCAS) στο Subaru και το Gemini Near-Infrared Spectrograph (GNIRS) στο τηλεσκόπιο Gemini North, το οποίο βρίσκεται επίσης στην κορυφή της Mauna Kea.

«Αυτό που μάθαμε από τις παρατηρήσεις του GNIRS είναι ότι τα κβάζαρ είναι πολύ αμυδρά για να ανιχνευθούν στο εγγύς υπέρυθρο, ακόμη και με ένα από τα μεγαλύτερα τηλεσκόπια στη Γη», δήλωσε ο Matsuoka σε μια έκθεση. δήλωση.

Μετά από ταξίδι για 12,9 δισεκατομμύρια χρόνια, εμφανίστηκε το φως του κβάζαρ Γίνεται κόκκινο Τεντώνεται σε μεγαλύτερα μήκη κύματος λόγω της κοσμικής διαστολής, έτσι το φως που ξεκίνησε ως ακτίνες Χ ή υπεριώδεις ακτίνες καταλήγει κοντά στο κόκκινο και υπέρυθρο άκρο του σύμπαντος. Ηλεκτρομαγνητικό πεδίο. Το φως από τα κβάζαρ θα πρέπει να είναι ανιχνεύσιμο στο εγγύς υπέρυθρο, αλλά το γεγονός ότι είναι αχνό σε αυτό το μήκος κύματος σημαίνει ότι ένα σημαντικό μέρος του φωτός τους βρίσκεται στην πραγματικότητα σε άλλα μήκη κύματος που παράγονται από ενισχυμένο σχηματισμό άστρων στους γαλαξίες που φιλοξενούν τα κβάζαρ.

Σχετίζεται με: Το τηλεσκόπιο Event Horizon ανιχνεύει πίδακες που εκρήγνυνται από μια κοντινή υπερμεγέθη μαύρη τρύπα

READ Οι έξι αριθμοί που ορίζουν ολόκληρο το σύμπαν

Αυξημένος σχηματισμός άστρων, ο οποίος για C1 και C2 εκτιμάται ότι είναι μεταξύ 100 και 550 Ηλιακές μάζες ανά έτος (σε σύγκριση με 1 έως 10 ηλιακές μάζες ετησίως στην περιοχή μας Γαλαξίας), είναι ένα κοινό σύμπτωμα των συγχωνεύσεων γαλαξιών, επειδή το ακατέργαστο μοριακό αέριο υδρογόνο αναδεύεται από την αντίδραση και διεγείρεται για να σχηματίσει νέα αστέρια.

Οι δύο μαύρες τρύπες έχουν επίσης μετακινηθεί σε απόσταση 40.000 ετών φωτός (12.000 parsecs) η μία από την άλλη. Αν και αυτή είναι ακόμα μεγάλη απόσταση, παρατηρήσεις που χρησιμοποιούν τη συστοιχία Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (Άλμα) Στη Χιλή βρήκαν μια γέφυρα αερίου που εκτείνει αυτή την απόσταση μεταξύ C1 και C2. Οι δύο μαύρες τρύπες είναι ήδη συνδεδεμένες και αυτή η σύνδεση θα γίνει ισχυρότερη καθώς συνεχίζουν να πλησιάζουν η μία την άλλη.

Η παρουσία των C1 και C2 είναι περαιτέρω απόδειξη της ύπαρξης γαλαξιών και των μαύρων τρυπών τους Κοιμήθηκα γρήγοραΚαι στο τεράστιο μέγεθος και μάζα, κατά τη διάρκεια της κοσμικής αυγής, αμφισβητώντας τα μοντέλα μας για το πώς σχηματίστηκαν. Κάθε μια από τις μαύρες τρύπες έχει μάζα περίπου 100 εκατομμύρια φορές τη μάζα του πλανήτη μας ήλιοςΕίναι τεράστιο. Τοξότης Α*Η μαύρη τρύπα στο κέντρο του Γαλαξία μας είναι μικρή σε σύγκριση με τη μάζα της, η οποία είναι μόνο 4,1 εκατομμύρια ηλιακές μάζες. Επιπλέον, οι ξενιστές γαλαξίες C1 και C2 έχουν συνολική μάζα περίπου 90 δισεκατομμυρίων και 50 δισεκατομμυρίων ηλιακών μαζών, αντίστοιχα, η οποία, αν και πολύ μικρότερη από τον Γαλαξία, εξακολουθεί να είναι τεράστια εκείνη την εποχή.

READ Οι δακτύλιοι δέντρων προσφέρουν μια εικόνα για μυστηριώδεις και καταστροφικές καταιγίδες ακτινοβολίας

Ως εκ τούτου, η ανακάλυψη αυτού του διπλού κβάζαρ και των γαλαξιών-ξενιστών του παρέχει ένα ζωτικό σημείο δεδομένων για την καλύτερη κατανόηση του πρώιμου σύμπαντος και ιδιαίτερα της εποχής του επαναιονισμού, όταν το μεγαλύτερο μέρος του αερίου στο σύμπαν ιονίστηκε από ακτινοβολία από τα πρώτα αστέρια και γαλαξίες. Κβάζαρ, και τελείωσε Cosmic Dark Ages. Ένα από τα μεγάλα μυστήρια Κοσμολογία Ποιο από αυτά τα τρία πράγματα συνέβαλε περισσότερο στον επαναιονισμό.

«Οι στατιστικές ιδιότητες των κβάζαρ στην εποχή του επαναιονισμού μας λένε πολλά πράγματα, όπως η εξέλιξη και η προέλευση του επαναιονισμού, ο σχηματισμός υπερμεγέθων μαύρων οπών κατά τη διάρκεια της κοσμικής αυγής και η πρώιμη εξέλιξη των γαλαξιών-ξενιστών κβάζαρ», είπε ο Ματσουόκα.

Βλέπουμε αυτά τα δύο κβάζαρ όπως ήταν περίπου 12,9 δισεκατομμύρια χρόνια πριν. Τι τους συνέβη από τότε; Οι προσομοιώσεις δείχνουν ότι οι δύο μαύρες τρύπες θα συγχωνευθούν τελικά σε μια έκρηξη Βαρυτικά κύματα. Αυτό θα κάνει το συγχωνευμένο κβάζαρ ακόμα πιο φωτεινό και θα αυξήσει τον ρυθμό σχηματισμού άστρων στον συγχωνευόμενο γαλαξία σε περισσότερες από 1.000 ηλιακές μάζες ετησίως, δημιουργώντας έναν από τους πιο ακραίους γαλαξίες στο σύμπαν. Τελικά, μπορεί να γίνετε ένας από τους γίγαντες Ελλειπτικοί γαλαξίες Στην καρδιά ενός τεράστιου σμήνος γαλαξιών, όπως ο M87 στο σμήνος της Παρθένου.

Τα αποτελέσματα δημοσιεύτηκαν στις 5 Απριλίου στο Επιστολές Αστροφυσικού Περιοδικούμε χαρτί mate Συζήτηση μετρήσεων ALMA.