Призрачный луч древнего квазара: как телескоп Chandra раскрывает тайны ранней Вселенной

Астрономы впервые получили загадочное изображение древней сверхмассивной черной дыры, испускающей гигантский энергетический луч в ранней Вселенной. Этот призрачный структура стала видимой лишь благодаря «послесвечению» Большого взрыва и космическому телескопу NASA Chandra, который вскоре может быть навсегда отключен из-за сокращения финансирования.

На снимке запечатлен свет квазара J1610+1811, расположенного в 11,6 миллиардах световых лет от Земли. Этот объект существовал в эпоху «космического полдня» — периода между 2 и 3 миллиардами лет после Большого взрыва, когда Вселенная была особенно активна. Квазары представляют собой сверхмассивные черные дыры, выбрасывающие мощные джеты энергии, похожие на световые мечи. Однако до сих пор ученые не могли детально изучить джет J1610+1811, несмотря на его открытие еще в 2018 году.

Новое изображение было получено с помощью рентгеновской обсерватории Chandra, которая способна улавливать самые высокоэнергетические волны электромагнитного спектра. Исследование, опубликованное 13 апреля на сервере препринтов arXiv и принятое к печати в The Astrophysical Journal, также представили на 246-й встрече Американского астрономического общества в Анкоридже (Аляска).

Анализ снимка показал, что джет квазара простирается на более 300 000 световых лет — это втрое шире Млечного Пути. Частицы внутри джета движутся с невероятной скоростью — от 92% до 98% скорости света.

«Этот джет невероятно мощный: он переносит почти половину энергии, излучаемой раскаленным газом, вращающимся вокруг черной дыры», — отметили представители NASA.

Обычно такие джеты трудно обнаружить, поскольку они часто направлены в сторону от Земли и кажутся тусклыми из-за эффектов специальной теории относительности. Однако Chandra смог зафиксировать этот луч благодаря космическому микроволновому фоновому излучению (CMB) — «эху» Большого взрыва, заполняющему всю Вселенную.

Во время «космического полдня» CMB был гораздо плотнее, чем сейчас. Когда электроны из джета сталкивались с фотонами CMB, они ускоряли их до рентгеновских энергий, что и позволило Chandra сделать снимок. Без этого механизма квазар остался бы невидимым в рентгеновском диапазоне.

Ученые также изучили другой квазар — J1405+0415, также относящийся к эпохе «космического полдня». Эти открытия помогут понять, почему в тот период сверхмассивные черные дыры росли быстрее, чем когда-либо в истории Вселенной.

Будущее Chandra под угрозой

Запущенный в 1999 году, Chandra совершил революцию в рентгеновской астрономии, обнаружив разрывы в «космических нитях», новые типы пульсаров и другие уникальные явления. Однако его миссия может преждевременно завершиться: бюджет NASA на 2026 год предполагает рекордное сокращение финансирования, что приведет к отключению телескопа.

«Я в ужасе от перспективы потерять Chandra», — заявил Эндрю Фабиан, астроном из Кембриджского университета.

«Резкие сокращения уничтожат целое поколение рентгеновских астрономов и оставят дыру в наших знаниях о высокоэнергетических процессах во Вселенной», — добавила Элиза Константини из Нидерландского института космических исследований.

Если Chandra закроют, это станет «вымиранием» для рентгеновской астрономии США. Ученые надеются, что удастся найти решение, чтобы сохранить один из самых важных инструментов в истории космических исследований.

Это открытие не только раскрывает новые детали о квазарах, но и подчеркивает, какую ценную информацию мы можем потерять, если Chandra прекратит работу. Будущие миссии, такие как XRISM (Япония) и Athena (ЕКА), смогут частично заполнить пробел, но их запуск запланирован лишь на 2030-е годы. А пока Chandra остается нашим главным «окном» в высокоэнергетическую Вселенную.