Астрономы обнаружили самую древнюю из известных сегодня тесных пар квазаров — Nāpōwawāʻenakaulua. Она существовала всего через 900 млн лет после Большого взрыва, когда возраст Вселенной составлял примерно 1/13 от современного. В паре находятся две сверхмассивные чёрные дыры массой около 1,5 млрд и 400 млн масс Солнца, разделённые расстоянием всего 18 100 световых лет — в 5 раз меньше диаметра Млечного Пути. Учёные пока что не имеют теоретического объяснения, как хотя бы одна из чёрных дыр успела вырасти настолько быстро.
Объекты обнаружили в рамках обзора Aether с помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб», а подтвердить, что перед учёными действительно два отдельных квазара, помогли наблюдения наземного телескопа Gemini North на гавайском вулкане Мауна-Кеа. Квазары возникают, когда сверхмассивные чёрные дыры активно поглощают окружающий газ и звёздное вещество. Падающая на них материя разогревается и выделяет так много энергии, что излучение может превосходить суммарную яркость всех звёзд галактики-хозяина.
Источник изображения: International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA/P. Marenfeld/M. Zamani
В каталоге Aether, предназначенном для изучения объектов ранней Вселенной, собрали данные о 200 квазарах — это 43% всех известных объектов такого типа для соответствующей эпохи. При визуальном анализе наблюдений команда заметила, что у квазара J1602+4228A есть близкий компаньон. Разделить два источника удалось благодаря исключительно чётким атмосферным условиям над Мауна-Кеа: по словам руководителя исследования Сильвии Онурато из Национальной исследовательской лаборатории оптической и инфракрасной астрономии США NSF NOIRLab, необходимые данные удалось получить всего за 2 ночи. Дополнительные наблюдения также помогли проверить, не создаёт ли второй источник гравитационная линза [эффект, при котором гравитация промежуточного объекта искривляет свет и может создавать несколько изображений одного источника]. Различия в спектрах двух квазаров указывают на то, что это, вероятнее всего, физически отдельные объекты, хотя окончательно исключить линзирование пока не удалось.
На момент наблюдений Вселенная находилась в эпоху реионизации — период, когда первые массивные звёзды и галактики испускали интенсивное ультрафиолетовое излучение, ионизировавшее окружающий нейтральный водород. Обнаруженная пара даёт возможность изучить, как взаимодействия молодых галактик способствовали одновременному росту центральных чёрных дыр и звездообразованию. Авторы предполагают, что Nāpōwawāʻenakaulua находится в области исключительно высокой плотности материи, где галактики активно взаимодействовали друг с другом.
Название Nāpōwawāʻenakaulua придумал профессор Гавайского университета Ларри Кимура в рамках программы A Hua He Inoa, которая возрождает традиции именования астрономических объектов на языке коренных жителей Гавайев. В его основе несколько слов на гавайском языке: Nā обозначает множественное число, Pō — бездонную, могущественную тьму, Wawā — возрождение и обновление, ʻEna — сияние жара, а Kaulua — двойственность или пару. Вместе это переводится как «Два небесных тела бездонной могущественной тьмы в сиянии тепла, возрождающего энергию во Вселенной». Оно отсылает к двум другим названиям, созданным в рамках той же программы: Pōwehi — имени первой чёрной дыры, изображение которой получили в 2019 году, и Pōniuāʻena — квазара, обнаруженного в 2020 году.
По словам Онурато, эта система представляет собой лабораторию для изучения формирования первых массивных галактик и их центральных чёрных дыр.
