Teleskop Euclid spojrzał w głąb czasu. To, co tam odkrył, burzy dotychczasową wiedzę o kosmosie
Teleskop kosmiczny Euclid Europejskiej Agencji Kosmicznej odkrył 31 najstarszych kwazarów, jakie kiedykolwiek znaleziono. Dwa z tych gigantycznych i olśniewających jąder galaktyk, zasilanych przez ogromne czarne dziury, to najwcześniejsze kwazary zaobserwowane w historii kosmosu. Świeciły światłem biliona Słońc, gdy Wszechświat miał 670 milionów lat, zaledwie 5 proc. swojego obecnego wieku.
Kwazary reprezentują krótką fazę życia galaktyki, podczas której ogromne ilości materii wpadają spiralnie do centralnej supermasywnej czarnej dziury, uwalniając ogromne ilości energii. W tej fazie jądro galaktyki świeci jaśniej niż cokolwiek innego we Wszechświecie, często przewyższając jasność reszty galaktyki macierzystej nawet o tysiące razy.
Od dziesięcioleci astronomowie poszukują pierwszych kwazarów we Wszechświecie. Obiekty te ujawniają, co działo się w początkach istnienia kosmosu, w tym jak uformowały się pierwsze supermasywne czarne dziury i galaktyki. Kwazary z tego okresu są jednak trudne do znalezienia – są rzadkie, ponieważ niewiele galaktyk zdążyło urosnąć do wystarczających rozmiarów, a ich pierwotne światło jest słabe i łatwo pomylić je ze światłem gwiazd położonych bliżej nas.
Euclid, wystrzelony w 2023 roku, zgłębia tę tajemniczą część starożytnej historii kosmosu z ekscytującymi rezultatami. Teleskop odkrył bezprecedensową liczbę 31 nowych kwazarów we wczesnym Wszechświecie, cofając się do czasów, gdy kosmos miał zaledwie 5% swojego obecnego wieku.
Daming Yang z Uniwersytetu w Lejdzie, główny autor publikacji o odkryciu Euclid, podkreślił, że te wczesne kwazary pochodzą z początków Wszechświata, a ich odkrywanie i badanie pozwala lepiej zrozumieć, jak takie ogromne systemy powstawały i rosły tak szybko – co uznał za jedną z największych tajemnic astrofizyki.
Pod czubkiem góry lodowej
Najwcześniejsze znane dotąd kwazary były zaledwie wierzchołkiem góry lodowej: rzadkimi i jasnymi obiektami odstającymi, które najłatwiej było dostrzec. Nie znaleziono jednak wystarczającej liczby kwazarów z początków Wszechświata, aby zbadać je jako grupę. Nowe odkrycie Euclid zmienia to, rejestrując nie tylko jasne obiekty odstające, ale większość populacji starożytnych kwazarów.
Daming Yang ocenił, że Euclid to prawdziwy przełom – wcześniej można było znaleźć jedynie garstkę najjaśniejszych starożytnych kwazarów, natomiast Euclid pozwala znacznie wydajniej przeszukiwać ogromne obszary nieba, rejestrując dużo słabsze światło, co czyni go unikalnym narzędziem do polowania na kwazary.
Odkrycie oznacza pojawienie się 12 nowych kwazarów o przesunięciu ku czerwieni – mierze odległości i ruchu związanej ze sposobem, w jaki światło przemieszcza się w rozszerzającym się kosmosie – wynoszącym 7 lub więcej, co odpowiada pierwszym 770 milionom lat istnienia Wszechświata.
Dwa najstarsze kwazary z tej serii, EUCL J172902.75+641018.1 i EUCL J125308.55+705432.3, mają przesunięcia ku czerwieni wynoszące odpowiednio 7,77 i 7,69, ustanawiając nowy rekord najstarszych kwazarów, jakie kiedykolwiek odkryto. Oba znajdują się nieco ponad 13 miliardów lat świetlnych od nas i powstały w ciągu pierwszych 670 milionów lat istnienia Wszechświata.
Antonio La Marca, pracownik naukowy ESA w zespole Euclid, zauważył, że odkrycie ponad dwukrotnie zwiększa liczbę znanych dotąd tak starych kwazarów. Zwrócił uwagę, że odkrycie pierwszych około 10 kwazarów o przesunięciu ku czerwieni równym 7 lub więcej zajęło astronomom ponad dekadę, podczas gdy Euclid odkrył ich więcej w ciągu jednego roku. Dodał, że zespół Euclid po raz pierwszy przeprowadził prawdziwy „spis” kwazarów u zarania Wszechświata, co uznał za duży krok w kierunku zrozumienia tych obiektów na bardziej fundamentalnym poziomie.
Kamień milowy w historii kosmosu
Drugi najstarszy kwazar odkryty przez Daminga i współpracowników został niedawno szczegółowo zbadany przez Silvię Belladittę i jej zespół. Obserwacje wykazały, że kwazar jest osadzony w wypełnionej pyłem i gazem galaktyce, w której gwałtownie formują się nowe gwiazdy, co sugeruje, jak może wyglądać galaktyka macierzysta wczesnej supermasywnej czarnej dziury.
Kwazary nawiązują do fascynującego okresu w historii kosmosu, znanego jako epoka rejonizacji: kiedy wszystko zmieniło się z zimnego i ciemnego („wieki ciemne”) w gorące i zjonizowane, rozszczepione przez energetyczne światło. Ta epoka przejściowa była kluczowa dla ukształtowania wszystkiego, co widzimy dzisiaj.
Valeria Pettorino, naukowiec projektu Euclid w ESA, stwierdziła, że starożytne kwazary są rzadkimi odkryciami – interesującymi same w sobie, ale też stanowiącymi swoiste maszyny czasu, pozwalające badać wczesny Wszechświat i zrozumieć, jak powstała pierwsza generacja galaktyk.
Możliwości Euclid są niezrównane. Teleskop łączy duży obszar obserwacji, głębię, ostrość obrazu i unikalną wizję w podczerwieni w sposób, który pozwala wykrywać rzadkie, ekstremalnie odległe obiekty znacznie wydajniej niż dotychczas. Przetwarzanie danych możliwe jest wyłącznie dzięki tysiącom naukowców i inżynierów z konsorcjum Euclid, którzy wspólnie przeszukują ogromne zbiory danych w celu identyfikacji rzadkich, odległych kwazarów, badanych następnie za pomocą teleskopów naziemnych.
31 kwazarów, o których mowa, odkryto w danych z przeglądu Euclid Wide Survey, który po zakończeniu obejmie ponad jedną trzecią całego nieba. Euclid bada skład, historię i ewolucję mrocznego Wszechświata oraz mapuje jego strukturę na dużą skalę, obserwując miliardy galaktyk – ujawniając przy tym wiele kwazarów.
Satelita Euclid został wystrzelony w lipcu 2023 roku i rozpoczął rutynowe obserwacje naukowe 14 lutego 2024 roku. W listopadzie 2023 roku i maju 2024 roku świat po raz pierwszy zobaczył jakość obrazów z satelity, a w październiku 2024 roku opublikowano pierwszy fragment jego wielkiej mapy Wszechświata. Pierwsza partia danych z badań sondażowych Euclid, w tym podgląd jego głębokich pól, została opublikowana w marcu 2025 roku.
Źródło: ESA
Czytaj też: Niezwykły świat tuż obok nas. Naukowcy wskazali planetę, która idealnie nadaje się do życia!
Grafika tytułowa: NASA Hubble Space Telescope / Unsplash
