Сегодня 29 июля 2026
18+
MWC 2018 2018 Computex IFA 2018
реклама
Теги → квазар

Обнаружены «плазменные пушки» вселенского масштаба — 53 квазара с джетами длиною в миллионы световых лет

Международная команда астрономов объявила об открытии 53 ранее неизвестных мощных радиоквазаров с гигантскими релятивистскими струями (джетами), длина которых в отдельных случаях достигает 50 диаметров Млечного Пути (около 5 млн световых лет). Конфигурация струй и их интенсивность — это окно в раннюю Вселенную, что даёт представление о распределении материи в те времена и объясняет эволюцию мироздания.

 Пример джетов из вновь обнаруженных квазаров. Источник изображения: GMRT

Пример джетов из вновь обнаруженных квазаров. Источник изображения: GMRT

Объекты были найдены в рамках обзора неба на низких радиочастотах с использованием радиотелескопа Very Large Array (VLA) и других инструментов. Все квазары относятся к эпохе, когда возраст Вселенной составлял менее 4 млрд лет, что делает их важными свидетелями ранней космологической эволюции.

Особенностью этих 53 квазаров, выделенных из группы 369 обнаруженных индийскими учёными новых радиоквазаров, является экстремально большая физическая протяжённость их джетов — в среднем они в десятки раз длиннее ранее известных структур аналогичного класса. Такие струи формируются сверхмассивными чёрными дырами массой в миллиарды солнечных масс. Часть вещества в диске аккреции чёрных дыр под действием сильнейших магнитных полей устремляется к их полюсам и с огромной скоростью выбрасывается в пространство вдоль оси вращения в виде узких пучков релятивистской плазмы. Наблюдения показали, что некоторые джеты имеют видимую ширину до нескольких сотен килопарсек, что ранее считалось редкостью.

Особенность расположенного в Индии радиотелескопа Giant Metrewave Radio Telescope (GMRT) в том, что он работает на относительно низких частотах, что позволяет детектировать радиоизлучение от «стареющей» плазмы. Это даёт цельную картину джетов, тогда как раньше в их изображении были пробелы в средней части. Новая работа дала ясное представление о форме лепестков джетов на всём пространстве их распространения.

Интересно, что чем дальше от нас такие квазары, тем сложнее и более асимметрична форма их лепестков. Очевидно, что в те времена распространение материи в пространстве было более хаотичным, и джеты могли свободно распространяться в одном направлении и «тупить» в другом, затухая в облаках газа и пыли. Тем самым учёные получают картину распространения материи в ранней Вселенной и могут объяснить вспышки или затухание очагов звездообразования. Вселенская «плазменная пушка» с лучом длиной в два расстояния от нас до галактики Андромеда может как вынести всю материю из галактик на своём пути, так и нагнать её туда. Новые данные подтверждают, что подобные процессы играли ключевую роль в эволюции крупномасштабной структуры Вселенной в первые миллиарды лет после Большого взрыва.

«Хаббл» впервые разглядел окрестности квазара и засёк там «капли» и огромную струю

Квазизвёздные объекты, или квазары, — это активные ядра галактик, свет которых в тысячи раз ярче, чем свет всех звёзд галактики-хозяйки вместе взятых. Рассмотреть что-либо вблизи квазара крайне затруднительно. Между тем окрестности квазаров могут многое рассказать об их эволюции и будущем. «Хаббл» и небольшая хитрость позволили впервые увидеть близкое окружение квазара.

 Источник изображений: NASA

Источник изображений: NASA

Астрономы давно научились наблюдать за Солнцем так, чтобы его яркость не мешала изучать атмосферу и корону. Для этого используются коронографы, которые закрывают диск звезды. У «Хаббла» такого устройства нет, но учёные применили установленный на телескопе спектрограф STIS. Датчик прибора закрыл центральную область квазара 3C 273, что значительно снизило его яркость и позволило разглядеть ряд интересных деталей.

Квазар 3C 273 был одним из первых обнаруженных квазаров около 60 лет назад и стал первым официально подтверждённым объектом такого рода. Он находится на расстоянии 2,5 млрд световых лет от Земли. Если бы квазар располагался всего в нескольких десятках световых лет от нас, он сиял бы на небе, как второе Солнце.

Учёные сравнили новое изображение квазара 3C 273 с архивным, сделанным «Хабблом» 22 года назад. Благодаря использованию своеобразного коронографа на новом изображении удалось разглядеть недоступные ранее детали — «капли» и струю газа длиной 300 тыс. световых лет, что в три раза больше диаметра диска нашей галактики, Млечного Пути. Вероятно, «капли» представляют собой карликовые галактики, притягиваемые к центру квазара — сверхмассивной чёрной дыре. А струя газа — это джет, выбрасываемый чёрной дырой.

Объекты вблизи квазара рано или поздно станут «пищей» для чёрной дыры, что приведёт к новым выбросам энергии. Учёным пока не до конца ясно, что именно и в какой последовательности будет поглощено квазаром. Однако они намерены продолжать изучение 3C 273 с использованием телескопа «Уэбб».

«Джеймс Уэбб» первым в истории нашёл «зигзаг Эйнштейна» — уникальное искривление пространства-времени

Предсказанное 110 лет назад Эйнштейном гравитационное линзирование было подтверждено наблюдением через четыре года после публикации его работы. Это было сделано благодаря наблюдению искривления света звёзд гравитацией Солнца во время затмения. Десятилетия спустя, с появлением более совершенных телескопов, гравитационное линзирование стало популярным инструментом для изучения Вселенной. Но до недавнего времени никто не видел такого феномена, как «зигзаг Эйнштейна».

 Источник изображений: Frédéric Dux

Источник изображений: Frédéric Dux

Началось всё с того, что астрономов заинтересовал далёкий квазар J1721+8842. Его первые наблюдения были проведены в 2017 году с помощью панорамного обзорного телескопа и системы быстрого реагирования (Pan-STARRS), расположенной в обсерватории Халеакала на Гавайях. Объект демонстрировал явление гравитационного линзирования, представ на снимках в четырёх экземплярах.

Как объяснил ещё в 1915 году Эйнштейн, материя тесно связана с пространством-временем. Массивные объекты искажают пространство-время, заставляя свет следовать этим изгибам. Изгибы, как линзы, фокусируют и направляют свет, отчего на снимках телескопов один и тот же объект будет двоиться, троиться и быть видимым одновременно в разных точках пространства. Чаще всего наблюдаются одиночные гравитационные линзы. Может быть, потому что их проще обнаружить? Но иногда возникают причудливые явления, такие как крест или кольцо Эйнштейна, когда фокусирующая свет далёкого объекта масса (галактика или скопление галактик вместе с собранной вокруг них тёмной материей) располагаются точно выверенным образом по отношению к объекту.

Квазар J1721+8842 оказался одним из таких уникальных объектов. А подключение к его наблюдению телескопа «Уэбб» сделало открытие поистине редким и первым в истории. Чувствительность «Уэбба» позволила выявить ещё две копии далёкого квазара — всего шесть. Оказалось, что свет от квазара, расположенного на удалении 11 миллиардов световых лет от нас, преломляется двумя массами — он дважды гравитационно линзируется. Сначала его свет преломляется далёкой галактикой на удалении 10 миллиардов световых лет, а затем более близкой к нам галактикой на расстоянии 2,3 миллиарда световых лет от Земли. Все три объекта выровнены таким образом, что свет от квазара как бы совершает зигзаг в пространстве-времени, отклоняясь сначала одной галактикой, а затем другой. Такого эффекта ещё никто не наблюдал.

 Копии квазара обозначены буквами, дуги — это копии далёкой галактики (она тоже «размножилась»), в центре — ближняя галактика

Копии квазара обозначены буквами, дуги — это копии далёкой галактики (она тоже «размножилась»), в центре — ближняя галактика

Более того, уникальное расположение линзирующих масс и источника света (квазара) позволяет одновременно провести два измерения — установить ограничения на определение постоянной Хаббла и ввести ограничения в уравнения для оценки тёмной энергии. Обычно можно либо одно, либо другое. Одновременная оценка обеих спорных величин даст науке больше, чем другие измерения.

Что касается постоянной Хаббла, то есть намёки на то, что её величина отличается в местной Вселенной и в ранней. Относительно тёмной энергии вообще мало что понятно. Она «расталкивает» объекты во Вселенной и чем они дальше друг от друга, тем быстрее разлетаются в стороны. Две точки преломления света от J1721+8842 на разных концах Вселенной — это удобная возможность поискать отличия. Впрочем, учёные предупреждают, что выводы делать рано. Сначала необходима углублённая работа теоретиков с учётом полученных данных, а на это могут уйти годы.

Телескоп «Джеймс Уэбб» обнаружил в ранней Вселенной невозможные квазары

Квазары — это активные ядра галактик, представляющие собой сверхмассивные чёрные дыры, которые непрерывно поглощают падающее на них вещество. Как же удивились учёные, когда в ранней Вселенной космический телескоп «Джеймс Уэбб» обнаружил квазары без регистрируемого окружения из вещества. Такое просто невозможно, чтобы сияние квазаров через миллиарды лет наблюдалось и возникло в полной пустоте.

 Художественное представление квазара. Источник изображения: NASA/JPL–Caltech

Художественное представление квазара. Источник изображения: NASA/JPL–Caltech

«Вопреки предыдущему мнению, мы обнаруживаем, что в среднем эти квазары не обязательно находятся в областях ранней Вселенной с наибольшей плотностью. Некоторые из них, кажется, находятся неизвестно где, — поделилась в заявлении доцент физики Массачусетского технологического института Анна-Кристина Эйлерс (Anna-Christina Eilers). — Трудно объяснить, как эти квазары могли вырасти такими большими, если кажется, что им нечем питаться».

Современная космология предполагает, что космическая паутина из нитей тёмной материи и её сгустков в узлах способствовала концентрации обычного вещества и его превращению в звёзды, галактики и всё остальное. Сделанные с помощью обсерватории им. Джеймса Уэбба открытия вносят неопределённость в эти гипотезы и теории. «Уэбб» смог заглянуть на глубину до 13 и более миллиардов лет назад, когда материя во Вселенной образовала первые галактики, а эти галактики, а также сверхмассивные чёрные дыры в их центрах, оказались неожиданно большими. Согласно стандартной модели, они просто не успели бы эволюционировать до регистрируемых размеров.

Мало было этих проблем, как вскрылись новые. Учёные изучили пять самых ранних из открытых квазаров на этапе 600–700 млн лет после Большого взрыва. Исследователей волновал вопрос — чем они питаются, если стали такими большими уже на ранних этапах своей эволюции? Оказалось, что некоторые квазары вообще не имеют регистрируемого вещества в пределах своего «ареала обитания». Их яркость и аккрецию вещества вообще ничем нельзя объяснить. На целом ряде длин волн учёные не обнаружили признаков материи.

Логично было бы ожидать, что квазары в ранней Вселенной обнаруживаются в областях узлов тёмной материи, где много, например, видимых галактик. Но рядом с некоторыми из наблюдаемых квазаров было всего 2 галактики, а рядом с другими — 50 и более. Это говорит о том, что супермассивные чёрные дыры (квазары) выросли на неизвестном науке механизме эволюции, который ещё предстоит открыть. Не исключено, что новые наблюдения помогут зарегистрировать рядом с квазарами холодные скопления газа и пыли, но это всё равно плохо укладывается в современные космологические представления.


window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
OpenAI, Anthropic и Google призвали власти США взять под контроль ИИ-гонку после инцидента с Hugging Face 55 мин.
Путешествия во времени, враги беспрецедентной мощи и ещё более хардкорный режим: раскрыта дата выхода сюжетного дополнения Hell Rising к Nioh 3 10 ч.
Анонсирован фэнтезийный роглайт-экшен Guns & Dragons, где смешались магия и технологии 10 ч.
Nvidia выпустила драйвер с поддержкой Halo: Campaign Evolved и беты мультиплеера Gears of War: E-Day 12 ч.
«Лучший месяц за долгое время»: Sony порадовала подписчиков анонсом августовских игр для PS Plus 12 ч.
AMD выпустила драйвер с поддержкой новой видеокарты Radeon RX 9050, а также беты Gears of War: E-Day 12 ч.
Веб-версия WhatsApp получила голосовые и видеозвонки со сквозным шифрованием и много других улучшений 12 ч.
Ремейк Resident Evil 2 стал самой продаваемой игрой в истории серии, обогнав Resident Evil 5 12 ч.
Поиск в Google Play начнёт понимать речь на русском и ещё двух десятках языков 13 ч.
Perplexity Personal Computer научился превращать ПК на Windows в автономного ИИ-агента 13 ч.
Apple поставила точку в слухах о принудительном ограничении функций iPhone, купленных в рассрочку 52 мин.
Даже утроившись до $55 млрд, квартальная выручка SK hynix оказалась ниже прогноза 3 ч.
Новая статья: Обзор игрового QD-OLED-монитора ASUS ROG Strix OLED XG27AQDMES: самый доступный в линейке 8 ч.
Apple выпустит умный домашний экран HomePad с глубокой интеграцией Siri AI уже в октябре, если слухи верны 8 ч.
TCL выпустила игровые мониторы на WOLED четвёртого поколения с разрешением до 4K и частотой до 480 Гц 8 ч.
Dell выпустила игровой 27-дюймовый монитор Alienware AW2726DL с 1440p и 280 Гц за $300 9 ч.
Sapphire представила Radeon RX 9050 Pulse с заводским разгоном 10 ч.
Тайваньские власти заподозрили сотрудника Nvidia в попытке вывезти ИИ-чипы в Китай 12 ч.
Noctua теперь можно напечатать дома: Prusa выпустила PETG-пластик в фирменных бежево-коричневых цветах 12 ч.
Новая статья: Обзор смартфона HUAWEI Pura 90s Pro: компактный флагман по субфлагманской цене 12 ч.