В бескрайних просторах Вселенной, где время измеряется миллиардами лет, а расстояния - световыми годами, астрономы свершили открытие, способное переписать учебники. Речь идет о гигантской релятивистской струе, обнаруженной в квазаре J1601+3102, обязывавшемся всего на всего через «каких-то» 1,2 миллиарда лет после Большого взрыва. Объект протяженностью более 200 тыс. световых лет (что в двое больше диаметра Млечного Пути) оказался крупнейшим из известных джетов активных галактик ранней Вселенной. Его открытие не только бросает вызов существующим теориям, но и открывает новые горизонты в понимании эволюции космоса. 
Длина джета превышает 200 тысяч световых лет — вдвое больше диаметра Млечного Пути. Это делает его крупнейшим из известных джетов в галактиках возрастом менее 1,5 миллиардов лет.
Релятивистские джеты - струи заряженных частиц, ускоренных почти до скорости света, - выполняют роль своеобразных "выхлопных труб" сверхмассивных черных дыр (СМЧД). Через них гиганты в центрах галактик испускают огромное количество энергии, накопленной при поглощении материи. Джеты могут как запускать процессы звездообразования, нагревая межзвездный газ, так и останавливать их, буквально выдувая материал за пределы галактики. Однако долгое время джеты ранней Вселенной оставались недосягаемыми. Ученые много дискутировали на эту тему. Одни говорили, что джеты недосягаемы из-за ограничений телескопов, а другие - из-за каких-то неизвестных науке физических законов, действующих в ту эпоху. Точку в этих спорах поставило открытие квазара J1601+3102, свет от которого дошел до Земли спустя 12,5 миллиарда лет.
Квазар J1601+3102 уникален не только по масштабам выбросов, но и размерам черной дыры. Ученые подсчитали, - ее масса составляет «всего» 450 миллионов солнечных масс, что необычайно мало для объекта, порождающего такие мощные струи. Таким образом, прежние концепции о том, что джеты формируются исключительно массивными черными дырами или ЧД с экстремальной скоростью аккреции, оказались под вопросом. «Похоже, что в ранней Вселенной действовали те же механизмы, что и сегодня, но мы до сих пор не понимаем, какие именно параметры включают „реактивный режим“», - констатируют авторы исследования.
Обнаружить гиганта помог радиотелескоп LOFAR, регистрирующий низкочастотное излучение, источником которого являются электроны, движущиеся в магнитных полях джетов. Однако дальнейшее его изучение осложняется практически полной «невидимостью» квазара в инфракрасном и ультрафиолетовом спектрах. Астрофизики связывают это с ориентацией струи: если джет направлен прямо на Землю, то большая часть его излучения идет вдоль оси и делает объект более слабым в других спектрах. Тем не менее, даже имеющихся доказательств вполне достаточно, чтобы пересмотреть роль сверхмассивных черных дыр в эволюции юной Вселенной.
Раньше считалось, что джеты в первый миллиард лет после Большого взрыва формировались иначе, чем сегодня. Но J1601+3102 показывает, что физические процессы не изменились. Это открытие также раскрывает секрет сверхбыстрого роста черных дыр. Как объекты с массой в миллионы солнц успели образоваться всего за несколько сотен миллионов лет космической истории? Возможно, ключ кроется в механизмах аккреции, которые сейчас изучаются на примере древних блазаров - класса внегалактических объектов с джетами, направленными в сторону Земли.
Иллюстрация сверхмассивной черной дыры в ранней Вселенной, выбрасывающей релятивистские струи. Джеты влияют на межзвездную среду, регулируя рождение звезд. Изучение J1601+3102 поможет понять, как СМЧД ускоряли или тормозили развитие первых галактик.
Однако, несмотря на достигнутый прогресс, остается масса вопросов. Современные радиотелескопы, подобные LOFAR, могут обнаружить джеты, но для их детального анализа необходимы инструменты нового поколения, подобные космическому телескопу Джеймса Уэбба или строящейся обсерватории Square Kilometer Array. Они позволят изучить окружающую среду квазара, состав джетов и влияние черной дыры на эволюцию галактики. Кроме того, считают ученые, это открытие указывает на необходимость пересмотра моделей эволюции СМЧД. То есть если для образования мощных джетов не требуется гигантская масса, значит, решающую роль в их появлении играют вращение аккреционного диска, магнитные поля или какие-то иные факторы.
Обнаружение квазара J1601+3102 с релятивистской струей - это не просто астрономическая сенсация. Это окно в эпоху, когда Вселенная была совсем юной, а галактики только начинали зарождаться. Каждое такое открытие приближает нас к решению извечных вопросов: как возникли сверхмассивные черные дыры, что определило судьбу первых звезд и почему сегодня космос выглядит именно так. Как отметил один из авторов исследования, «мы нашли недостающий пазл в картине раннего космоса. Теперь нам предстоит собрать остальные. И с каждым новым фрагментом эта картина становится все яснее и яснее».
|
□