Astronomové objevili vzácný pár kvazarů v raném vesmíru: Jejich fúze objasní záhadu gravitačních vln

Astronomové s využitím soustavy Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) potvrdili existenci blízkého páru kvazarů, které se nacházejí ve dvojici splývajících galaxií. Tyto galaxie byly pozorovány v době, kdy byl vesmír starý méně než miliardu let, s rudým posuvem 5.7.

Astronomové s využitím soustavy Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) potvrdili existenci blízkého páru kvazarů, které se nacházejí ve dvojici splývajících galaxií. Tyto galaxie byly pozorovány v době, kdy byl vesmír starý méně než miliardu let, s rudým posuvem 5.7. Systém, označený jako J2037–4537, je jedním z pouhých dvou potvrzených párů kvazarů s rudým posuvem větším než 5, které kdy byly nalezeny. Tento objev poskytuje cenný pohled na raný vývoj vesmíru a formování masivních struktur.

Kvazary patří mezi nejzářivější objekty ve vesmíru a jsou poháněny supermasivními černými děrami v centrech galaxií. Tyto černé díry se aktivují různými mechanismy, přičemž jedním z nich je právě splývání galaxií. Když se galaxie srážejí po miliony let, jejich plyn je směrován k centru, kde napájí černé díry a rozsvěcuje je jako kvazary. Nalezení dvou kvazarů zářících současně v jediném splývajícím systému je mimořádně vzácné, zejména v první miliardě let existence vesmíru.

Systém J2037–4537 byl již v roce 2021 nahlášen jako kandidát na blízký pár kvazarů. Skládal se ze dvou objektů se stejným rudým posuvem z = 5.7. Vědci však nemohli vyloučit alternativní interpretaci, která naznačovala, že systém by mohl být výsledkem gravitačního čočkování – tedy dvou samostatných obrazů jediného kvazaru, jehož světlo bylo ohnuto a zvětšeno gravitací popřední galaxie. Tým vedený Minghao Yue z University of Arizona však v nové studii, s využitím vysoce rozlišovacích pozorování z ALMA, systém pečlivě prozkoumal.

Když tým mapoval emise ionizovaného uhlíku ([CII]) – indikátory chladného, hvězdotvorného plynu v galaxiích – napříč J2037–4537, zjistil, že tato emise se táhne mezi oběma objekty. Tento most se pravděpodobně vytvořil během jejich splývání, kdy jejich vzájemná gravitační přitažlivost vytáhla proudy materiálu z každé galaxie a vytvořila mezi nimi tzv. slapový most. Jelikož gravitačně čočkovaný jediný kvazar by takovou strukturu mezi dvěma obrazy nevytvořil, tento výsledek vyloučil scénář gravitačního čočkování. Tím se J2037–4537 stal jedním z pouhých dvou potvrzených párů kvazarů s rudým posuvem větším než 5, které kdy byly nalezeny.

Astronomové také zjistili, že obě hostitelské galaxie kvazarů jsou masivní a představují továrny na tvorbu hvězd. Každá z nich měla dynamickou hmotnost nejméně 10 miliard slunečních hmot a rychlost tvorby hvězd přesahující 500 slunečních hmot za rok. Tyto odhady rychlosti tvorby hvězd však nesou systematické nejistoty, protože se spoléhají na předpokládanou teplotu prachu a emisivitu, které budou muset být znovu odhadnuty budoucími vícepásmovými pozorováními.