Являются ли квазары единственным источником освещения в нашей Вселенной
Квазары — это самые яркие объекты во Вселенной. Их интенсивный свет генерируется газом, когда он попадает в черную дыру. Впервые эти загадочные объекты, излучающие радиоволны, были обнаружены радиоастрономами в 1963 году, которые назвали их «квазизвездными радиоисточниками», или квазарами. В галактиках могут быть миллионы или миллиарды звезд, но все они меркнут в сравнении с квазарами. Понимание того, как многочисленные небольшие галактики могут затмить яркие и редкие квазары, даст нам возможность тщательней изучить популяции звезд и планет. Также это позволит ученым откалибровать их измерения темной энергии, отвечающей за рост ускорения расширения вселенной и определяющей ее далекое будущее.
В исследовании, опубликованном в журнале Astrophysical Journal Letters космологами Калтеха Эндрю Понтценом и Хиранья Пейрис, поднимались вопросы: что зажгло космос? Идет ли ультрафиолетовый свет от многочисленных, но тусклых галактик или же от небольшого числа квазаров?
Новый метод изучения, предложенный командой, основывается на технике, которую уже используют астрономы, когда квазары выступают маяками для понимания космоса. Интенсивный свет квазаров делает их легко обнаруживаемыми даже на гигантских расстояниях в 95% от всей протяженности видимой вселенной. Команда полагает, что изучение того, как этот свет взаимодействует с водородом на пути к Земле, выявит основные источники освещения во Вселенной, даже если эти источники и не будут квазарами.
Во Вселенной встречается два типа водорода: нейтральная форма и заряженная в результате бомбардировки ультрафиолетовым светом. Эти две формы можно различить путем изучения особой длины волны света под названием «Лайман-альфа», которая поглощается только нейтральной формой водорода. Ученые могут видеть, где во Вселенной этот свет Лайман-альфа был поглощен нейтральным водородом.
Поскольку изучаемые квазары находятся на миллиардах световых лет от нас, они действуют как капсулы времени: глядя на них, мы можем увидеть, какой была Вселенная в далеком прошлом. Полученная карта покажет, где располагался нейтральный водород миллиарды лет назад, когда Вселенная энергично строила свои галактики.
Равномерное распределение нейтрального водорода покажет, что источником большей части света были многочисленные галактики, а менее однородный рисунок, демонстрирующий лоскутное одеяло из заряженного и нейтрального водорода, будет означать, что именно редкие квазары были основным источником света.
Текущих примеров квазаров недостаточно для качественного анализа различий между этими двумя сценариями. Однако в настоящее время запланирован ряд исследований, которые должны помочь ученым найти ответ.
Главным из них является DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument), исследование, которое потребует детальных измерений около миллиона далеких квазаров. Хотя эти измерения по большей части должны показать, как расширение вселенной ускоряется под влиянием темной энергии, результаты DESI также позволят определить, равномерно ли подсвечивался газ. Если нет, то будет понятно, что свет нашей вселенной производится «несколькими городами» (квазарами), а не «множеством городков» (галактик).
