Изучение истории науки показывает, как часто случайность играет роль в некоторых важных открытиях. Иногда истории бывают апокрифическими, например, Ньютона ударило яблоко по голове. Но иногда в них есть доля правды. Так было и с новым открытием старейшей из когда-либо обнаруженных пар сливающихся квазаров – и всё началось с пары красных пятен на снимке.
Эти красные пятна были на очень специфическом снимке, сделанном камерой Hyper Subprime-Cam на телескопе Subaru в Мауна-Кеа (Гавайи). Йошики Мацуока (Yoshiki Matsuoka) из Университета Эхимэ в Японии, который вместе с коллегами просматривал фотографию, заметил два тусклых красных пятна. В отличие от автоматизированного алгоритма, который мог их не заметить, его заинтересовало, что могло ими быть, и он решил присмотреться.
Источник: NOIRLab / NSF / AURA / M. Garlick
Для этого он использовал ещё один инструмент на телескопе Subaru, спектрограф для слабых объектов, и спектрограф ближнего инфракрасного диапазона Gemini на соседнем телескопе Gemini North. Изучив эти более целевые данные, доктор Мацуока и его коллеги обнаружили то, чего никто раньше не видел — пару квазаров, сливающихся менее чем через миллиард лет после образования Вселенной.
Предполагалось, что в этот период слияния квазаров происходили постоянно, но, несмотря на то, что за один и тот же период времени было обнаружено 300 отдельных квазаров, астрономам так и не удалось найти ни одной пары. Это было важно, потому что этот период времени, известный как «Эпоха реионизации», сыграл ключевую роль в создании структуры современной Вселенной.
В эпоху реионизации энергия, возможно, возникшая в результате слияния квазаров, лишила свободно плавающий водород, которого было много в ранней Вселенной, его электронов в процессе, называемом ионизацией. Примерно через 1 миллиард лет после Большого взрыва и теоретического конца Эпохи Реионизации структура современной Вселенной в значительной степени утвердилась и вышла из периода, известного как «космические тёмные века».
Понимание этого периода имеет важное значение для теоретизирования формирования Вселенной. Астрономы долгое время считали, что слияние квазаров было обычным явлением в тот период, поскольку сверхмассивные чёрные дыры находились относительно близко, а структуры всё ещё развивались. Поэтому вызывало беспокойство их отсутствие в экспериментальных данных.
Увиденная доктором Мацуокой и его коллегами пара сливающихся квазаров появляется примерно через 900 миллионов лет после Большого взрыва, всё ещё в эпоху реионизации. Однако собрать данные о них было непросто, поскольку старые объекты страдают от загрязнений сигналов, таких как гравитационное линзирование и звёзды на переднем плане. В конце концов исследователи обнаружили, что часть оптического света исходит не непосредственно от квазаров, а от формирования звёзд вокруг них.
Тем не менее, квазары были гигантского размера, более чем в 100 миллионов раз больше нашего Солнца. Их также соединял газовый мост, а это означает, что две галактики, ядро которых они сформировали, претерпевали масштабное слияние, которое теперь можно наблюдать по мере того, как оно происходит.
Это слияние, однако, займёт миллионы, если не миллиарды лет, поэтому, возможно, пройдёт некоторое время, прежде чем можно будет увидеть полный эффект. Но тем временем космологи могут начать изучать эту пару квазаров, чтобы выяснить, какие ещё подробности можно почерпнуть об Эпохе реионизации или формировании Вселенной в целом. И всё это стало возможным благодаря тому, что кто-то заметил на картинке красные кляксы и решил изучить её дальше.