Az Európai Űrügynökség (ESA) Euclid űrtávcsöve 31 rendkívül idős kvazárt fedezett fel. E gigantikus és rendkívül fényes galaxismagok közül kettő – amelyeket óriási fekete lyukak táplálnak – a Világegyetem történetének eddig megfigyelt legkorábbi kvazárjai. Fényük egybillió Nap ragyogásával vetekedett, amikor az Univerzumunk kora 670 millió év volt.
A kvazárok (csillagszerű rádióforrások) egy galaxis életének rövid szakaszát jelentik, amikor hatalmas mennyiségű anyag örvénylik a központi szupernagy tömegű fekete lyukba, miközben óriási mennyiségű energia szabadul fel. Ebben az időszakban a galaxis magja fényesebben ragyog, mint bármi más a Világegyetemben, és gyakran több százszorosan vagy akár ezerszeresen is túlszárnyalja a galaxis teljes fényességét.
A kvazárokat már évtizedek óta kutatjuk. Ezek az objektumok bepillantást engednek a kozmosz legkorábbi időszakába, és segítenek megérteni, miként alakultak ki az első szupernagy tömegű fekete lyukak és galaxisok. Az ebből a korszakból származó kvazárokat azonban rendkívül nehéz megtalálni. Ritkák, mivel ekkor még csak kevés galaxisnak volt elegendő ideje ahhoz, hogy elég naggyá fejlődjön, ráadásul ezek az ősi kvazárok rendkívül halványak.
A 2023-ban felbocsátott Euclid egyre mélyebbre hatol a kozmikus történelemnek ebbe a rejtélyes, ősi korszakába – méghozzá izgalmas eredményekkel. Az űrtávcső ezúttal minden korábbinál több, összesen 31 új kvazárt fedezett fel a korai Világegyetemben, egészen addig az időszakig visszatekintve, amikor a kozmosz mindössze jelenlegi korának 5%-ánál tartott.
„Ezek a korai kvazárok a Világegyetem csecsemőkorából származnak” – mondja Daming Yang, a hollandiai Leideni Egyetem kutatója és az Euclid felfedezését ismertető tanulmány vezető szerzője. „Felfedezésük és tanulmányozásuk révén jobban megérthetjük, hogyan jöttek létre és növekedtek ilyen gyorsan ezek a hatalmas rendszerek – ez az asztrofizika egyik legnagyobb rejtélye.”
Az eddig ismert legkorábbi kvazárok valójában csak a jéghegy csúcsát jelentették: azok a rendkívül ritka és kivételesen fényes példányok voltak, amelyeket a legkönnyebb volt észlelni. Nem ismertünk elegendő kvazárt a Világegyetem legkorábbi időszakából ahhoz, hogy statisztikai módszerekkel tanulmányozhassuk őket. Az Euclid új felfedezése ezt alapvetően megváltoztatja: nemcsak a legfényesebb kivételeket tárja fel, hanem az ősi kvazárpopuláció nagy részét is.
„Az Euclid valódi mérföldkő” – teszi hozzá Daming. „Korábban csak a legfényesebb ősi kvazárok maroknyi csoportját tudtuk megtalálni, a Euclid azonban lehetővé teszi, hogy sokkal hatékonyabban kutassunk az égbolt hatalmas területein, és a jóval halványabb objektumokat is észrevegyük. A kvazárok felkutatásában ez egyedülálló eszköz.”
Most 12 új kvazárral bővült az ismert objektumok száma, amelyek vöröseltolódása (z) legalább 7. Ez azt jelenti, hogy ezeket a kvazárokat a Világegyetem első 770 millió évének időszakában látjuk.
A két legősibb objektum, az EUCL J172902.75+641018.1 és az EUCL J125308.55+705432.3 vöröseltolódása 7,77, illetve 7,69. Ez új rekord, hiszen ezek a valaha felfedezett legkorábbi kvazárok. Mindkettő valamivel több mint 13 milliárd fényévre található, és a Világegyetem első 670 millió évében létezett.
„Ez a felfedezés több mint megduplázza azoknak a rendkívül ősi kvazároknak a számát, amelyeket ismerünk” – mondja Antonio La Marca, az ESA Euclid-csapatának kutatója. A 7-es vagy annál nagyobb vöröseltolódású első tíz kvazár felfedezéséhez a csillagászoknak több mint egy évtizedre volt szükségük, a Euclid viszont egyetlen év alatt ennél is többet talált.
A Euclid által most felfedezett 12 távoli kvazár (esa.int)
A Daming és munkatársai által felfedezett második legősibb kvazárt nemrégiben Silvia Belladitta és kutatócsoportja vizsgálta meg részletesebben. A megfigyelések kimutatták, hogy a kvazár egy porban és gázban gazdag galaxisban található, ahol rendkívül intenzív csillagkeletkezés zajlik. Ez fontos támpontot ad arra vonatkozóan, hogy milyen lehetett egy korai szupernagy tömegű fekete lyuk szülőgalaxisa.
Ezek a kvazárok kozmikus történelmünk egy különösen izgalmas korszakából származnak, amelyet a reionizáció korának nevezünk. Ekkor alakult át a Világegyetem a hideg és sötét állapotból – az úgynevezett „sötét korszakból” – forró, ionizált állapotba, amikor az energiadús sugárzás szétválasztotta az atomokat alkotó részecskéket. Ez az átmeneti időszak alapvető jelentőségű volt, hiszen ekkor jöttek létre azok a feltételek, amelyek meghatározták a ma megfigyelhető Világegyetem fejlődését.
A Euclid által felfedezett kvazárok égi helyzete
„Ritkán fedezünk fel ősi kvazárokat. Önmagukban is lenyűgöző objektumok, de egyfajta időgépként is szolgálnak, ami lehetővé teszi számunkra, hogy feltárjuk a korai Világegyetemet, és megértsük, miként jött létre a galaxisok első nemzedéke” – mondja Valeria Pettorino, az ESA Euclid-programjának tudományos munkatársa.
„A Euclid képességei páratlanok. Az űrtávcső egyszerre kínál nagy égboltfelmérési területet, kivételes mélységet, nagy felbontású képalkotást és egyedülálló, világűrből végzett infravörös megfigyeléseket. Ennek köszönhetően sokkal hatékonyabban tudjuk azonosítani a ritka, rendkívül távoli objektumokat, mint korábban.”
A most talált 31 kvazárt a Euclid Wide Survey égboltfelmérés adataiban fedezték fel. A program befejeztével a teljes égbolt több mint egyharmadát fogja lefedni. A Euclid célja, hogy feltárja a sötét Világegyetem titkait: vizsgálja annak összetételét, történetét és fejlődését, valamint feltérképezi nagyléptékű szerkezetét. Működése során galaxisok milliárdjait figyeli meg, és ezzel együtt számos új kvazárt is felfedez.
