Квазары Nāpōwawāʻenakaulua разделяют всего 18 100 световых лет. Учёные пока не могут объяснить, как сверхмассивные чёрные дыры успели вырасти до таких размеров на столь раннем этапе истории Вселенной
Астрономы открыли старейшую тесную пару квазаров: две чёрные дыры выросли до миллиардов масс Солнца всего за 900 млн лет после Большого взрыва
Астрономы обнаружили самую древнюю из известных сегодня тесных пар квазаров — Nāpōwawāʻenakaulua. Она существовала всего через 900 млн лет после Большого взрыва, когда возраст Вселенной составлял примерно 1/13 от современного. В паре находятся две сверхмассивные чёрные дыры массой около 1,5 млрд и 400 млн масс Солнца, разделённые расстоянием всего 18 100 световых лет — в 5 раз меньше диаметра Млечного Пути. Учёные пока что не имеют теоретического объяснения, как хотя бы одна из чёрных дыр успела вырасти настолько быстро.
Объекты обнаружили в рамках обзора Aether с помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб», а подтвердить, что перед учёными действительно два отдельных квазара, помогли наблюдения наземного телескопа Gemini North на гавайском вулкане Мауна-Кеа. Квазары возникают, когда сверхмассивные чёрные дыры активно поглощают окружающий газ и звёздное вещество. Падающая на них материя разогревается и выделяет так много энергии, что излучение может превосходить суммарную яркость всех звёзд галактики-хозяина.
Источник изображения: International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA/P. Marenfeld/M. Zamani
В каталоге Aether, предназначенном для изучения объектов ранней Вселенной, собрали данные о 200 квазарах — это 43% всех известных объектов такого типа для соответствующей эпохи. При визуальном анализе наблюдений команда заметила, что у квазара J1602+4228A есть близкий компаньон. Разделить два источника удалось благодаря исключительно чётким атмосферным условиям над Мауна-Кеа: по словам руководителя исследования Сильвии Онурато из Национальной исследовательской лаборатории оптической и инфракрасной астрономии США NSF NOIRLab, необходимые данные удалось получить всего за 2 ночи. Дополнительные наблюдения также помогли проверить, не создаёт ли второй источник гравитационная линза [эффект, при котором гравитация промежуточного объекта искривляет свет и может создавать несколько изображений одного источника]. Различия в спектрах двух квазаров указывают на то, что это, вероятнее всего, физически отдельные объекты, хотя окончательно исключить линзирование пока не удалось.
На момент наблюдений Вселенная находилась в эпоху реионизации — период, когда первые массивные звёзды и галактики испускали интенсивное ультрафиолетовое излучение, ионизировавшее окружающий нейтральный водород. Обнаруженная пара даёт возможность изучить, как взаимодействия молодых галактик способствовали одновременному росту центральных чёрных дыр и звездообразованию. Авторы предполагают, что Nāpōwawāʻenakaulua находится в области исключительно высокой плотности материи, где галактики активно взаимодействовали друг с другом.
Название Nāpōwawāʻenakaulua придумал профессор Гавайского университета Ларри Кимура в рамках программы A Hua He Inoa, которая возрождает традиции именования астрономических объектов на языке коренных жителей Гавайев. В его основе несколько слов на гавайском языке: Nā обозначает множественное число, Pō — бездонную, могущественную тьму, Wawā — возрождение и обновление, ʻEna — сияние жара, а Kaulua — двойственность или пару. Вместе это переводится как «Два небесных тела бездонной могущественной тьмы в сиянии тепла, возрождающего энергию во Вселенной». Оно отсылает к двум другим названиям, созданным в рамках той же программы: Pōwehi — имени первой чёрной дыры, изображение которой получили в 2019 году, и Pōniuāʻena — квазара, обнаруженного в 2020 году.
По словам Онурато, эта система представляет собой лабораторию для изучения формирования первых массивных галактик и их центральных чёрных дыр.
