ALMA обнаружил тень квазара, который застал Вселенную моложе миллиарда лет

Теоретические предсказания подтвердились благодаря обнаружению оттока молекулярного газа из квазара, когда возраст Вселенной составлял менее миллиарда лет.

Квазар — это компактная область, питаемая сверхмассивной черной дырой, расположенной в центре массивной галактики. Они чрезвычайно яркие, похожие на звезды, и находятся на огромном расстоянии от Земли. Благодаря своей удаленности и яркости они позволяют заглянуть в условия ранней Вселенной, когда ей было менее 1 миллиарда лет.

Группа исследователей под руководством доцента Драгана Салака из Университета Хоккайдо, доцента Такуя Хасимото из Университета Цукубы и профессора Акио Иноуэ из Университета Васэда впервые обнаружила свидетельства подавления звездообразования, вызванного оттоком молекулярного газа в галактике-хозяине квазара в ранней Вселенной. Результаты исследований, основанные на наблюдениях, проведенных с помощью комплекса радиотелескопов ALMA в Чили, были опубликованы в журнале The Astrophysical Journal.

Молекулярный газ играет важную роль в формировании звезд. Являясь основным топливом для звездообразования, повсеместное распространение и высокая концентрация молекулярного газа в галактике приведет к образованию огромного количества звезд. Выбрасывая этот газ в межгалактическое пространство быстрее, чем он может быть израсходован в процессе звездообразования, молекулярные потоки эффективно подавляют образование звезд в галактиках, в которых находятся квазары.

Теоретические работы показывают, что молекулярные газовые потоки играют важную роль в формировании и эволюции галактик с самого раннего возраста, поскольку они могут регулировать звездообразование, — объясняет Салак.

Квазары — особенно энергичные источники, поэтому мы ожидали, что они могут генерировать мощные потоки.

Квазар, который наблюдали исследователи, J2054-0005, имеет очень большое красное смещение — очевидно, что он и Земля очень быстро удаляются друг от друга.

J2054-0005 — один из самых ярких квазаров в далекой Вселенной, поэтому мы решили выбрать этот объект в качестве отличного кандидата для изучения мощных излучений, — говорит Хасимото.

Исследователи использовали комплекс радиотелескопов ALMA для наблюдения за оттоком молекулярного газа из квазара. Будучи единственным в мире телескопом, обладающим достаточной чувствительностью и частотным охватом для обнаружения оттоков молекулярного газа в ранней Вселенной, ALMA сыграл ключевую роль в этом исследовании.

Говоря о методе, использованном в исследовании, Салак комментирует:

Вытекающий молекулярный (OH) газ был обнаружен в поглощении. Это означает, что мы не наблюдали микроволновое излучение, исходящее непосредственно от молекул OH; вместо этого мы наблюдали излучение, исходящее от яркого квазара, а поглощение означает, что молекулы OH поглотили часть излучения квазара. Таким образом, это было похоже на обнаружение присутствия газа по «тени», которую он отбрасывает перед источником света.

Результаты этого исследования являются первым убедительным доказательством того, что мощные потоки молекулярного газа из галактик-хозяев квазаров существуют и влияют на эволюцию галактик в раннюю космическую эпоху.

Молекулярный газ — очень важная составляющая галактик, поскольку он является топливом для звездообразования, — заключает Салак.

Наши результаты показывают, что квазары способны подавлять звездообразование в галактиках-хозяевах, выбрасывая молекулярный газ в межгалактическое пространство.

01.02.2024