Квазарът е разположен на разстояние около 11,6 и 11,7 милиарда светлинни години

Астрономи са открили изключително мощни рентгенови струи, излъчвани от две свръхмасивни черни дупки, които са толкова древни, че струите светят в послесветлината от Големия взрив, съобщава Space.com.

„Те преобразуват първата светлина на Вселената в лъчи с висока енергия“, каза Джая Майтил, постдокторант в Центъра по астрофизика „Харвард и Смитсониън.

💫 Използвайки данни от рентгеновата обсерватория „Чандра“ на NASA и от Karl G. Jansky Very Large Array (VLA), Майтил и екипът ѝ установяват, че всяка от струите се простира на внушителните 300 000 светлинни години — почти три пъти диаметъра на нашата галактика Млечен път. Всяка струя произлиза от активно захранваща се свръхмасивна черна дупка, известна като квазар, разположен на разстояние около 11,6 и 11,7 милиарда светлинни години.

Изследователите са наблюдавали тези огромни структури такива, каквито са изглеждали, когато Вселената е била едва на 3 милиарда години — в период, когато галактиките и техните централни черни дупки са нараствали с главоломна скорост.

„Тези квазари* са като космически капсули на времето“, каза Майтил. „Ако ги разберем, можем да разберем как са повлиявали на растежа на своята галактика и на средата, в която са съществували.“

Едната от новооткритите струи, от квазара J1610+1811, е тънка, слабо забележима лилава линия, която се протяга от ослепително бялото ядро на квазара, завършвайки с малко, ярко петно. Втора, по-слаба струя, изглежда излиза в обратната посока.

Това, което прави тези струи особено забележителни, е, че остават видими на разстояние от милиарди светлинни години.

Проучването е публикувано в The Astrophysical Journal. Майтил и екипът ѝ предполагат, че струите светят в рентгеновия диапазон благодарение на взаимодействието им с космическия микровълнов фон (CMB) — слабото лъчение от Големия взрив, останало след като Вселената се е охладила достатъчно, за да може звездната светлина да се разпространява свободно за първи път, отбелязвайки края на „космическите тъмни векове“.

По времето, когато са се образували тези струи, CMB е бил далеч по-плътен, изпълвайки пространството с море от нискоенергийни фотони. Когато електроните в струите се ускоряват почти до скоростта на светлината, те се сблъскват с тези фотони от CMB, като ги ускоряват до рентгеновия диапазон, който може да бъде засечен от „Чандра“, сочи новото изследване.

Този процес ги прави видими през космическите разстояния, въпреки близостта им до ослепителните ядра на квазарите, казват изследователите.

Струята от J1610+1811 се движи със скорост между 92% и 98% от тази на светлината. Тя пренася около половината от енергията на цялата светлина, излъчвана от материята, въртяща се към черната дупка — зашеметяващ енергиен поток, равняващ се на този от 10 трилиона слънца, сочи новото изследване.

Вторият квазар, J1405+0415, разположен на 11,7 милиарда светлинни години от Земята, има струя също толкова мощна. Данните сочат, че частиците в струята от J1405+0415 се движат със скорост между 95% и 99% от тази на светлината.

„Откриваме, че някои черни дупки може да са имали далеч по-силен ефект в тази ранна фаза на Вселената, отколкото сме предполагали“, каза Майтил в изявление.

✨ Какво представляват квазарите

*Квазарите са изключително ярки ядра на активни галактики в далечната Вселена — те са крайна форма на това, което астрономите наричат „активни галактични ядра“ (Active Galactic Nuclei, съкратено AGN).

Активна галактика е такава, в чийто център свръхмасивна черна дупка поглъща големи количества материя. Притокът на материя към черната дупка е толкова интензивен, че цялото вещество не може да бъде погълнато наведнъж и затова образува опашка под формата на спираловиден акреционен диск.

Материята — под формата на огромни облаци — пада в диска, като вътрешните части на облака, намиращи се по-близо до черната дупка, се въртят по-бързо от външните части (подобно на това как планетите, които са по-близо до Слънцето, обикалят по-бързо от онези, които са по-далеч). Това създава срязваща сила, която усуква облаците, карайки ги да се сблъскват помежду си, докато обикалят около черната дупка със скорости от 10% до над 80% от скоростта на светлината. Това триене между бързо движещите се газови облаци произвежда топлина, като дискът става толкова горещ — милиони градуси — че свети ярко.

Част от материята в диска също се отклонява от черната дупка под формата на изключително ярка, магнитно насочена струя. Горещият акреционен диск и струята се комбинират, за да накарат ядрото на активната галактика да свети толкова ярко, че може да бъде видяно на огромни разстояния във Вселената.

🌀 Черна дупка ли е квазарът

Квазарът наистина е черна дупка, но не каква да е — това е свръхмасивна черна дупка, която расте бързо, поглъщайки огромни количества газ. Именно този газ, под формата на спираловиден „акреционен диск“ около черната дупка, се нагрява силно и излъчва цялата светлина. Дискът, заедно с въртенето на черната дупка и магнитните полета, преплетени между тях, е източникът на струята, която също допринася за яркостта на квазарите.

Как се образуват квазарите

Квазарите се образуват, когато дадено събитие предизвика натрупването на огромно количество газ върху централната свръхмасивна черна дупка в галактика. В ранната история на Вселената това може да са били потоци от материя, стичащи се към галактиката по нишките на космическата мрежа; в по-късни етапи, гравитационните приливни сили в резултат на сблъсъци между галактики или близки преминавания също може да са предизвикали активирането на някои квазари.

Най-близкият и най-ярък квазар – наречен 3C 273.