Телескоп SPHEREx обнаружил 77 скрытых квазаров в фазе «сдувания» пыли в эпоху космического полудня

Результат превзошел ожидания: ученые подтвердили открытие 77 новых сильно покрасневших квазаров с красным смещением 1.5 < z < 3.9, что соответствует эпохе, когда Вселенной было от 1.6 до 4.3 миллиарда лет. Это больше чем удвоило число известных HRQ в этом диапазоне расстояний, и впервые в истории в их число попали семь объектов на z > 3 .

Фаза «взрыва»: момент, когда черная дыра сдувает свой кокон

Но самая захватывающая часть открытия — это не просто количество, а то, что эти квазары, по мнению ученых, пойманы в уникальный момент своей эволюции. Они представляют собой короткую, но чрезвычайно бурную фазу, которую астрофизики называют «blow-out» — стадия «сдувания» .

Стандартный сценарий, часто связанный со слиянием галактик, выглядит так:

1. Две богатые газом галактики сталкиваются. Этот катаклизм направляет мощные потоки вещества к центру, одновременно запуская вспышку звездообразования и давая обильную пищу центральной черной дыре .
2. Черная дыра входит в режим сверхбыстрой аккреции, но при этом оказывается погребена под плотным слоем пыли и газа. Для внешнего наблюдателя она выглядит не как яркий маяк, а как тусклый, сильно «покрасневший» (подобно Солнцу на закате) источник — тот самый HRQ .
3. Излучение ядра галактики и мощные ветры, дующие с его аккреционного диска, начинают воздействовать на окружающий кокон, нагревая, возмущая и в конечном итоге выталкивая газ и пыль прочь . Это и есть та самая фаза «сдувания», когда черная дыра буквально «пробивает» себе путь к видимости. Эта стадия скоротечна по космическим меркам, поэтому застать ее — большая удача .
4. После очистки окрестностей от пыли система эволюционирует в классический, ничем не скрытый квазар, который сияет на всю Вселенную .

Новая выборка из 77 объектов предоставляет ученым невиданную ранее статистическую базу для проверки этой теории. Анализ показал, что у 76% этих квазаров наблюдается избыток ультрафиолетового излучения, что согласуется с моделью, где часть света ядра рассеивается на частицах пыли и все же пробивается наружу, создавая характерную «V-образную» форму спектра . Это сильный аргумент в пользу того, что мы действительно видим процесс расчистки, а не просто объекты, случайно повернутые к нам своей пыльной стороной.

Ключевое переходное звено в жизни галактик

Почему же это открытие так важно для понимания эволюции галактик в целом? Считается, что HRQ заполняют критический пробел в цепочке, связывающей скрытый рост черной дыры с ее последующим влиянием на всю родительскую галактику .

Долгое время астрономы пытались понять, как работает механизм обратной связи: каким образом крошечное, по галактическим меркам, ядро способно регулировать звездообразование во всей системе, «выключая» его. Наблюдения показывали, что квазары способны подавлять рождение новых звезд даже в соседних галактиках в радиусе миллионов световых лет . Но как именно запускается этот процесс?

HRQ, застигнутые в фазе «сдувания», дают ответ. Они показывают, что перед тем, как «голос» черной дыры зазвучит на полную мощь, должен произойти переломный момент: энергия аккреции преодолевает давление окружающего газа и пыли, и начинаются мощные оттоки вещества . Эти оттоки не только открывают сам квазар, но и выметают «строительный материал» для звезд из центральных областей галактики, постепенно останавливая звездообразование. Без понимания этой переходной стадии общая картина эволюции массивных галактик оставалась бы неполной.

Таким образом, идентифицировав 77 новых HRQ, телескоп SPHEREx вручил ученым бесценный инструмент для тестирования моделей. Теперь можно в деталях изучать свойства этих «пыльных монстров» как целой популяции: их светимости, степень покраснения, характерные массы черных дыр. Это позволит связать воедино ранние, запыленные стадии роста галактических ядер, обнаруженных телескопом «Джеймс Уэбб», с более поздней эпохой ярких, открытых квазаров . Исследователи уверены, что эта «золотая жила» данных знаменует новый этап в понимании того, как самые экстремальные объекты во Вселенной строят свое окружение и самих себя.