Астрофизика

Мы наконец-то знаем, как образовались первые квазары во Вселенной

Загадка того, как образовались первые квазары во Вселенной, озадачивала ученых на протяжении почти двух десятилетий. Теперь команда астрофизиков решила эту проблему с помощью компьютерного моделирования. Подробности исследования опубликованы в журнале Nature.

Квазар - это высокоэнергетическая галактика с невероятно прожорливой сверхмассивной черной дырой в центре. Объект всасывает большое количество материи, выделяя безумное количество энергии в виде электромагнитного излучения. Это делает квазары самыми яркими объектами во Вселенной. Например, квазар 3C 273, один из самых первых открытых, в два миллиона миллионов раз ярче Солнца или в тысячу раз ярче Млечного Пути.

Благодаря своей исключительной светимости квазары были отслежены в глубинах пространства-времени. Примерно двести из них были идентифицированы за первый миллиард лет истории нашей Вселенной. Однако вопрос о том, как формировались эти ранние источники света, мучает исследователей уже более двух десятилетий. Причина этого в том, что очень массивные звезды, которые, как известно, необходимы для формирования "семян" квазаров, в то время были чрезвычайно редки.

Первое реальное объяснение

Несколько лет назад появилась информация о том, что первые квазары могли образоваться на стыках редких, холодных и мощных потоков газа. В новом исследовании ученые использовали имитационные модели для моделирования звездообразования в ранней Вселенной, сосредоточившись на одном из редких моментов, когда встретились два холодных, турбулентных газовых потока.

Если сегодня во Вселенной существует множество газовых потоков, то в те времена в объеме пространства размером в миллиард световых лет существовало лишь около дюжины.

В их моделировании два больших "скопления" газа в конечном итоге должны были скопиться в центре этих потоков. Однако, к удивлению команды, эти скопления никогда не коалесцировали в полноразмерные звезды, как предсказывали предыдущие модели. "Холодные потоки вызвали турбулентность в облаке, которая препятствовала образованию нормальных звезд, пока облако не стало настолько массивным, что катастрофически разрушилось под собственным весом, образовав две гигантские первозданные звезды", — говорит Дэниел Уолен из Университета Портсмута.

В результате этих симуляций образовались две огромные звезды. Одна из них была в 30 000 раз массивнее Солнца, а другая - в 40 000 раз.

Моделирование на суперкомпьютере показывает формирование массивных звезд (красный цвет) в облаке древнего газа.

Согласно предыдущим исследованиям, масса квазара при рождении должна составлять от 10 000 до 100 000 масс Солнца. По мнению авторов исследования, если это так, то эти две гигантские первозданные звезды могут быть жизнеспособными "семенами" для первых квазаров во Вселенной.

Возможно также, что две крупные звезды в этой симуляции почти мгновенно коллапсировали в черные дыры, а затем продолжили поглощать газ, превращаясь в сверхмассивные квазары, подобные тем, которые ученые обнаружили в ранней Вселенной.

Эта работа может перевернуть десятилетия представлений о звездообразовании в ранней Вселенной. Ранее считалось, что крупные первозданные звезды могут формироваться только в экстремальных условиях, где внешние силы, такие как сильное ультрафиолетовое излучение, могут препятствовать образованию более мелких звезд. Однако, похоже, что в таких экзотических условиях нет необходимости. Семена квазаров могут со временем образовываться естественным образом, когда они сталкиваются с редкими потоками холодного газа.

Подписывайтесь на нас
Back to top button