«Джеймс Уэбб» обнаружил неожиданный дефицит квазаров во Вселенной

В современной, близкой к нам, Вселенной подавляющее большинство галактик не имеет активных ядер. Это значит, что хотя сверхмассивная черная дыра в их центре есть, она не поглощает материю активно, то есть не приводит к образованию квазара.

Квазары — важнейшие «маяки Вселенной», огромные черные дыры, которые так быстро поглощают вещество своей галактики, что значительная часть этой материи не успевает упасть внутрь дыры сразу и образует аккреционный диск вокруг нее. Газ и пыль в диске испытывают трение, поскольку разогнаны вращением до огромных скоростей. В итоге температура в диске может измеряться миллионами градусов и более. От этого он светится, преобразуя в итоге в энергию излучения 6-32% всей массы вещества аккреционного диска. Для сравнения, термоядерные реакции в Солнце не преобразуют энергию даже 1% от массы реагирующего в них вещества.

Считается — или, с учетом новой работы, скорее, считалось, — что квазары играют определяющую роль в эволюции галактик. Поскольку их светимость примерно в десять триллионов раз выше, чем у Солнца, такое излучение нагревает газ в окрестностях квазара, выступая тормозом избыточного звездообразования: излучение буквально «выдавливает» газ на периферию тех галактик, где есть квазары.

Однако теперь астрономы из Канзасского университета (США) обнаружили, что ситуация далеко не так однозначна. Изначально они хотели выяснить, используя новый космический телескоп «Джеймс Уэбб», насколько распространены квазары среди галактик в целом. Ранее это было невозможно, потому что предшествующие космические телескопы могли заметить на большом расстоянии только самые яркие квазары. Но поиск дал совершенно неожиданные результаты. Соответствующая работа направлена на публикацию в The Astrophysical Journal, о ней же рассказывается в пресс-релизе Канзасского университета.

Несмотря на большую светимость квазаров, часть из них может быть закрыта от нас пылью, поэтому долгое время считалось, что полный учет таких объектов возможен только с помощью наблюдений в средней части инфракрасного диапазона. Проблема в том, что существовавшие до недавнего времени телескопы в этом диапазоне видели не очень далеко. Поэтому считалось, что они видят только незначительную часть от всех квазаров Вселенной. Охватить удавалось лишь наиболее массивные древние галактики. Новое исследование — первое, в котором полноценно изучили в этом смысле и галактики размером с нашу и менее.

На практике же авторы новой работы обнаружили во много раз меньше быстрорастущих сверхмассивных черных дыр — центров квазаров, — чем ожидали до этого. Притом что они обследовали область, свет от которой шел к нам 7-10 миллиардов лет, — то есть ту, где скорость звездообразования в галактиках пиковая. Ранее считалось, что и в таких местах скорость набора массы сверхмассивными черными дырами весьма велика.

Раз квазаров мало, их влияние на эволюцию галактик, вероятно, достаточно ограничено, отметили авторы работы. То есть такое влияние есть, но лишь для меньшинства наиболее массивных галактик, а вовсе не для широко распространенных «середнячков» типа галактики, в которой живем мы. Кроме того, ученым удалось обнаружить довольно мало пыли в изученных галактиках. Она обычно связана с процессами звездообразования: если ее мало, значит, и частота возникновения светил для большинства галактических объектов в ту эпоху была много ниже, чем считалось ранее. По всей видимости, это означает, что образование звезд до 10 миллиардов лет назад шло активнее, чем предполагали ученые.

Астрономы также добавили, что наша галактика во многом похожа на изученные. Если там дефицит квазаров, следовательно, с высокой вероятностью, и Млечный Путь квазаром в прошлом не располагал. Значит, условия эволюции звезд и галактик в целом довольно резко различаются: более массивные и «середнячки» среди них, по всей видимости, имеют принципиально разные траектории развития.