Два квазара ярко сияят в центъра на галактично сливане

Галактиките растат и еволюират. Милиарди звезди се сливат в тях, настъпват интензивни експлозии на звездообразуване, те се сблъскват с други галактики и захранват свръхмасивни черни дупки в центровете си, създавайки квазари, които са толкова ярки, че засенчват цялата галактика домакин. Някои от тези галактики се сливат и се превръщат в огромни елиптични галактики, съдържащи черни дупки, които са милиарди пъти по-масивни от нашето Слънце.

Астрономите, използващи различни наземни и космически телескопи, включително Gemini North в Хавай, наскоро откриха тясно свързана двойка активно захранващи се свръхмасивни черни дупки – квазари.

Като отличителен белег на сливането на двойка галактики, тези квазари представляват първото потвърдено наблюдение на двойка свръхмасивни черни дупки в един и същи галактичен район по време на така нареченото космическо пладне – период на бурно звездообразуване, когато Вселената е била само на 3 милиарда години.

Това сливане също представлява система, която е на път да се превърне в гигантска елиптична галактика.

Никога по-рано не са наблюдавани квазари на толкова близко разстояние

Астрономите знаят, че в далечната Вселена трябва да има много двойки свръхмасивни черни дупки, вградени в сливащите се галактики. Първите подсказки идват от данните на космическия телескоп „Хъбъл“, който откри двойки близко разположени ярки точки в ранната Вселена.

Предишни наблюдения разкриха този тип системи в ранните етапи на сливането, когато двете галактики все още могат да се разглеждат като отделни единици.

Но новите резултати показват, че двойката квазари свети толкова близо един до друг – само на 10 000 светлинни години, че първоначалните им галактики-приемници вероятно са на път да се превърнат в една гигантска елиптична галактика.

Намирането на двойки свръхмасивни черни дупки толкова близо една до друга в тази ранна епоха е много трудно. Трудността се състои в това, че повечето двойки черни дупки са твърде близо една до друга, за да бъдат разграничени поотделно. За да бъдат окончателно открити тези системи, двете свръхмасивни черни дупки трябва активно да растат и едновременно да светят като квазари, което се случва изключително рядко. Статистически на всеки 100 свръхмасивни черни дупки само една от тях активно расте във всеки един момент.

Истинската природа на космическите системи от подобен род

За да проверят истинската същност на тази система, изследователите са използвали няколко инструмента:

1. Огромната база данни на обсерваторията Gaia ЕКА
2. Многообектният спектрограф Gemini (GMOS) и GNIRS на телескопа Gemini North в обсерваторията Gemini
3. Обсерваторията У. М. Кек, много голямата антенна решетка на NSF Карл Г. Янски и рентгеновата обсерватория Чандра на НАСА

Данните от Gaia показаха, че тази система има ясно изразено “ трептене“, което е възможно да е резултат от спорадичните колебания в активността на черните дупки. GMOS и GNIRS предоставиха на екипа независими измервания на разстоянията между квазарите, потвърждавайки, че и двата обекта са квазари, а не случайно подреждане на един квазар и звезда на преден план.

За да се потвърдят тези хипотези за естеството на системата, е необходима верига от телескопи, покриващи спектъра от рентгеновите лъчи до радиоспектъра. Съществуваше и възможността това да са две изображения на един и същ източник, увеличени от явлението гравитационна леща.

Докато телескопите надникват в далечното минало, в настоящия момент тази двойка квазари вече не съществува. През последните 10 милиарда години техните родителски галактики вероятно са се слели в гигантска елиптична галактика, подобна на тази, която виждаме в местната Вселена днес. И двата квазара са се слели, превръщайки се в гигантска свръхмасивна черна дупка в центъра на тази космическа система.

Междувременно обаче „започваме да разкриваме върха на айсберга на първата популация от двойни квазари“, казва съавторът на изследването Син Лиу от Университета на Илинойс в Урбана-Шампейн. Всъщност именно това прави това изследване уникално: то твърди, че такава популация съществува и че вече има метод за нейното идентифициране.