Астрономы с помощью комплекса ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) — крупнейшего в мире радиоинтерферометра для работы в миллиметровом и субмиллиметровом диапазонах — впервые получили неоспоримые доказательства существования редкой пары квазаров, расположенных в сливающихся галактиках ранней Вселенной. Система, получившая обозначение J2037–4537, находится на красном смещении 5,7 и на данный момент является лишь вторым известным объектом подобного типа.
Природа квазаров в ранней Вселенной
Квазары представляют собой одни из самых мощных и ярких источников излучения во Вселенной. Их светимость обеспечивается аккрецией вещества на сверхмассивные чёрные дыры в центрах галактик. Процесс их «пробуждения» зачастую тесно связан со столкновениями галактик: гравитационное взаимодействие приводит к тому, что огромные объемы газа устремляются к ядрам, активно питая чёрные дыры. Тем не менее, обнаружить две одновременно активные чёрные дыры в рамках одной сливающейся системы, особенно в эпоху, отстоящую от Большого взрыва всего на пару миллиардов лет, — крайне сложная задача.
Почему подтверждение стало прорывом
Объект J2037–4537 числился в списке кандидатов на статус пары квазаров с 2021 года. Ранее ученые не могли однозначно исключить эффект гравитационного линзирования, при котором свет одного квазара дублируется из-за искривления пространства массивным объектом, расположенным на переднем плане. Исследовательская группа под руководством Минхао Юэ из Аризонского университета провела серию высокоточных наблюдений, сфокусировавшись на анализе распределения ионизированного углерода, который выступает индикатором холодного газа, необходимого для звездообразования.
Изучение данных показало наличие «газового моста», соединяющего оба объекта. Подобная структура физически невозможна в случае гравитационного линзирования, что окончательно подтверждает: перед нами две различные галактики, в каждой из которых находится активный квазар. Оба компонента системы J2037–4537 обладают значительной массой — не менее 10 млрд солнечных масс каждая — и демонстрируют интенсивное звездообразование со скоростью более 500 солнечных масс в год.
Будущее системы J2037–4537
В настоящее время сверхмассивные чёрные дыры в этой паре разделены расстоянием в несколько тысяч световых лет. По расчетам астрофизиков, процесс их слияния завершится примерно через 2,1 млрд лет. Это событие приведет к формированию единой двойной чёрной дыры и станет источником низкочастотных гравитационных волн.
Открытие подобных систем имеет фундаментальное значение. Они могут служить ключом к разгадке природы избытка гравитационного фона, зафиксированного недавно с помощью пульсарных тайминговых массивов. Если такие пары квазаров в ранней Вселенной встречаются чаще, чем предполагалось ранее, это потребует пересмотра современных моделей эволюции галактик и роста сверхмассивных чёрных дыр.
