Evklid je odkril kvazarje iz zelo mladega vesolja

Kaj je našel Evklid?

Vesoljski teleskop Evklid, namenjen raziskovanju velikih razsežnosti vesolja, je našel 31 kvazarjev iz zgodnjega obdobja. Dvanajst jih ima rdeči premik najmanj sedem, zato njihova svetloba prihaja iz časa, ko je bilo vesolje mlajše od milijarde let. Rekordna vira z rdečima premikoma 7,77 in 7,69 vidimo približno 670 milijonov let po velikem poku.

Na dejanskih posnetkih niso veliki vrtinci, ampak drobne pike. Osupljiva je njihova svetlost kljub ogromni oddaljenosti. Umetniška slika na vrhu kaže možen pogled od blizu, kolaž v besedilu pa resnične podatke opazovanj. Ilustracije ne smemo zamenjati za fotografijo objekta.

Kaj je kvazar?

V središču mnogih galaksij je supermasivna črna luknja. Plin na poti vanjo tvori vroč disk in oddaja izjemno veliko svetlobe. Takšno zelo svetlo aktivno galaktično jedro imenujemo kvazar. Ne vidimo same črne luknje, temveč snov okoli nje.

Kvazarji so svetilniki zgodnjega vesolja. Njihova svetloba je potovala milijarde let, zato je pogled na zelo oddaljen kvazar tudi pogled v preteklost. Rdeči premik pove, koliko se je prostor v tem času razširil. Ne pove pa, da je objekt danes še v istem stanju.

Zakaj so zgodnji kvazarji uganka?

Če je črna luknja že po nekaj sto milijonih let postala tako masivna, je morala nastati iz nečesa in nato hitro pridobivati snov. Astronomi proučujejo različne možnosti: velike začetne zametke, hitro dotekanje plina ali kombinacijo procesov. Večji vzorec omogoča boljši preizkus modelov.

Nova objava sama ne razreši nastanka prvih supermasivnih črnih lukenj. Za oceno mase in okolice potrebujemo spektroskopijo in nadaljnja opazovanja. Znanost napreduje, ko nenavadno najdbo spremenimo v merljive preizkuse več možnih razlag.

Kako so jih našli?

Evklid pregleduje velika območja neba in poišče kandidate po razporeditvi njihove svetlobe med valovnimi dolžinami. Obetavne objekte nato preverjajo z dodatnimi meritvami. Kombinacija širokega pregleda in natančne potrditve lahko najde redke objekte, ki bi jih ozko vidno polje hitro spregledalo.

Kako rdeči premik postane čas?

Med potovanjem svetlobe skozi vesolje širjenje prostora razteza njeno valovno dolžino. Rdeči premik pove, koliko je raztegnjena v primerjavi s svetlobo enakega procesa v laboratoriju. Vrednost okoli 7,7 ne pomeni preprosto, da je objekt sedemkrat dlje od drugega: zveza med razdaljo in starostjo je odvisna od zgodovine širjenja vesolja. Astronomi s kozmološkim modelom ocenijo starost vesolja ob oddaji svetlobe.

Najdba svetle točke še ni končna potrditev. Hladna zvezda v naši galaksiji je lahko po grobih barvah podobna zelo oddaljenemu kvazarju. Spektroskopija razdeli svetlobo po valovnih dolžinah in pokaže značilne sledi plinov ter absorpcije. Pri zelo oddaljenih virih del svetlobe zadrži vodik med galaksijami. Široko iskanje Euklida in ciljano potrjevanje zmanjšujeta možnost, da bi napačen objekt razglasili za rekordnega.

Zgodnji kvazarji preizkušajo, kako hitro so rasle črne luknje. Močan sij kaže na intenziven dotok plina, vendar sij ni enako preprosto izmerjeni masi. Ocene so odvisne od geometrije diska in lastnosti sevanja. Za razlikovanje med velikimi začetnimi »semeni« in hitro rastjo manjših potrebujemo celotno populacijo z zanesljivimi masami in podatki o okolici. Novi vzorec premika vprašanje od posameznih izjem k statistiki.

Še ena pomembna podrobnost

Kvazar ni običajna zvezda z nenavadno močnim sijem. Energija nastaja v plinu, ki spiralno pada proti supermasivni črni luknji; gravitacijska energija se pred prehodom snovi čez horizont dogodkov spremeni v toploto in sevanje. Najbolj oddaljene kvazarje vidimo takšne, kot so bili, ne kakršni so danes. Njihova svetloba na poti prehaja skozi plin med galaksijami in nosi sledi okolja. En spekter zato razkriva tako kvazar kot zgodnji medgalaktični prostor. Zelo zgodnji nastanek masivnih črnih lukenj ostaja odprto vprašanje: hiter dotok lahko omejuje sevanje, ki plin potiska stran, začetna masa »semena« pa ni neposredno znana. Modeli ponujajo različne poti rasti. Euklidova široka raziskava omogoča primerjavo opaženega števila kvazarjev s predvidenim. Če se številke ne ujemajo, je treba morda spremeniti predpostavke o nastanku, dotoku plina ali trajanju svetle faze.