На изображении представлено моделирование космической сети в течение первого миллиарда лет существования Вселенной.
Современная астрономия совершила прорыв благодаря космическому телескопу имени Джеймса Уэбба. Учёные, вероятно, обнаружили одну из древнейших структур во Вселенной — нить космической паутины, сформировавшуюся всего через 830 миллионов лет после Большого взрыва, в эпоху реионизации. Эта гигантская структура протяжённостью три миллиона световых лет объединяет 10 галактик и, что особенно интересно, закреплена на примитивном квазаре — невероятно яркой галактике, чью активность питает сверхмассивная чёрная дыра.
Согласно современным космологическим представлениям, галактики во Вселенной распределены не случайным образом. Они образуют сложную сеть скоплений и нитей, которую часто называют «космической паутиной». Эти нити, соединяющие галактики на масштабах в миллионы световых лет, подобны паутине, между которыми простираются обширные космические пустоты. Со временем, под действием гравитации, вещество в этих нитях уплотняется, делая саму структуру паутины всё более заметной для астрономических наблюдений.
Нить, прикрепленная к квазару: ключ к пониманию роста галактик
Космическая паутина определяет распределение большей части газа в межгалактическом и окологалактическом пространстве. Эта сложная система, наряду с процессами обратной связи от звёзд, галактик и чёрных дыр, играет фундаментальную роль в регулировании роста и эволюции галактик во Вселенной.
В последние десятилетия астрономы активно изучали межгалактическую среду, пытаясь проследить нити космической паутины. Однако возможности инструментов были ограничены, позволяя исследовать лишь небольшие области в несколько мегапарсеков, которые не отражали полной сложности этих структур, служащих колыбелью для галактик.
В 2021 году учёным удалось проследить несколько нитей, существовавших между 1 и 2 миллиардами лет после Большого взрыва. Но запуск телескопа Джеймса Уэбба кардинально изменил ситуацию, позволив заглянуть в более ранние эпохи и на бóльшие масштабы.
Используя его уникальные инструменты, группа астрономов обнаружила нитевидное скопление из 10 древних галактик, сформировавшихся около 830 миллионов лет после начала Вселенной. На конце этой нити длиной в 3 миллиона световых лет находится исключительно яркий квазар.
«Это одна из первых обнаруженных нитевидных структур, связанных с таким далёким квазаром», — поясняет Файги Ван из Аризонского университета, ведущий автор исследования, опубликованного в Письмах из астрофизического журнала. Учёные полагают, что эта нить может эволюционировать в массивное скопление галактик, подобное скоплению Волос Вероники, которое содержит более тысячи галактик и находится в 330 миллионах световых лет от Земли.
Обратите внимание: Астрономы обнаружили необычный пульсар.
Таким образом, обнаруженная нить может быть одним из старейших элементов космической сети из когда-либо наблюдавшихся.От нити к скоплению: возможная эволюция структуры
Учёные обнаружили эту знаменитую нить именно благодаря квазару, к которому она прикреплена. Их удивила невероятная длина и тонкость структуры, простирающейся на миллионы световых лет. «Я ожидал найти что-то, но не ожидал увидеть такую длинную и тонкую структуру», — признался соавтор исследования Сяохуи Фан.
Квазар был изучен в рамках проекта ASPIRE, который исследует квазары эпохи реионизации. Специалисты предполагают, что сверхмассивные чёрные дыры, питающие квазары, могли сами способствовать формированию космической паутины, выступая в роли гравитационных «якорей», которые собирают и растягивают вещество в нити, удерживая их вместе.
Предыдущие модели также показывали, что квазары с массой в миллиарды солнечных формируются внутри огромных сгустков тёмной материи. Поэтому логично ожидать, что древние квазары будут находиться в центрах крупных скоплений галактик.
До недавнего времени неопределённость в измерении красных смещений мешала подтвердить эту гипотезу. Однако данные «Джеймса Уэбба» позволили установить, что исследуемый квазар действительно встроен в сверхплотное скопление галактик — одну из самых плотных структур ранней Вселенной, которая потенциально может превратиться в массивное скопление, подобное Волосам Вероники.
Роль чёрных дыр и межгалактические ветры
Исследование также показало, что чёрные дыры, питающие эти примитивные квазары, обладают колоссальной массой — от 600 миллионов до 2 миллиардов масс Солнца. Причины столь быстрого роста пока неясны, но учёные выдвигают гипотезу, требующую выполнения двух условий. Во-первых, чёрная дыра должна была зародиться из невероятно массивного «семени» в тысячи масс Солнца. Во-вторых, это семя должно было с феноменальной скоростью поглощать вещество, увеличив свою массу в миллион раз за время своей жизни.
Эти сверхмассивные чёрные дыры не только поглощают материю, но и выбрасывают её, создавая мощные ветры, способные достигать межгалактических масштабов. Такие ветры могут оказывать решающее влияние на процесс звездообразования в родных галактиках. Данные телескопа Уэбба предоставляют на сегодняшний день самые убедительные доказательства в поддержку этой идеи. В частности, обнаружено, что ветры от чёрных дыр в центрах массивных галактик могут действовать как регуляторы, создавая резервуары вещества, которые в дальнейшем стимулируют рост самих галактик.
Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.