Астрономы нашли космическую «иголку в стоге сена»

Ученые Дэниел Стерн и Доминик Уолтон предприняли «путешествие в прошлое», чтобы раскрыть тайну необычного яркого квазара. Конечно, машину времени пока еще не изобрели, поэтому путешествовали астрономы по архивам документов астрономической обсерватории Кека на Гавайях и старым данным космического рентгеновского телескопа «Чандра».

Объект, который их интересовал, — скрытый линзированный квазар. Это черная дыра, которая спрятана от наблюдателя большими объемами аккрецируемого (притягиваемого гравитацией) вещества. Излучение, исходящее от этого квазара, усиливается гравитационной линзой — неким достаточно большим по меркам вселенной объектом, например галактикой.

Подобные объекты — большая редкость. Науке известны около двух сотен видимых линзированных квазаров, но скрытые объекты такого типа, которые удалось заметить астрономам, можно буквально сосчитать по пальцам.

Стерн и Уолтон не просто нашли такой квазар, но и установили удивительный факт о нем. Этот объект оказался радиоисточником MG 1131+0456 — первым кольцом Эйнштейна в истории, которое удалось обнаружить астрономам. Это случилось в 1987 году и стало возможным благодаря комплексу телескопов Very Large Array («Сверхбольшая антенная решетка») в американском штате Нью-Мексико.

Кольцом Эйнштейна называют структуру, которая возникает при искажении излучения объекта в случае, если гравитационная линза, наблюдатель и сам объект находятся на одной прямой линии. Подобное явление было предсказано Альбертом Эйнштейном еще в 1912 году.

Как ни странно, но расстояние от Земли до этого квазара, хоть и активно обсуждалось, в итоге так и не было установлено. Это очень удивило ученых, ведь определение расстояния — первый шаг для всех видов исследования подобных объектов. Стерн и Уолтон решили этот вопрос: квазар находится на расстоянии 10 миллиардов световых лет от Земли (красное смещение z = 1,849). Статью с расчетами исследователи опубликовали в The Astrophysical Journal.

На это открытие (а точнее, даже переоткрытие) Уолтона и Стерна натолкнула невозможность работать в обсерватории из-за пандемии коронавируса. Чтобы «поддержать форму», астрономы изучали данные, переданные на Землю инфракрасным космическим телескопом WISE, который был запущен на орбиту в 2009 году. Главной целью ученых был именно поиск скрытых квазаров.

Как только исследователи обнаружили MG 1131+0456 и поняли, что до сих пор так никто и не определил удаленность этого объекта, они засели за работу с документами. Стерн и Уолтон выяснили, что телескопы обсерватории Кека находили этот квазар как минимум семь раз в период с 1997 по 2007 год. «Мы смогли вычислить расстояние из самого раннего набора данных [полученных обсерваторией] Кека, сделанного в марте 1997 года, в первые годы существования обсерватории», — говорит Доминик Уолтон.

Зная расстояние до объекта, астрономы смогли определить массу гравитационной линзы, искажающей излучение квазара. В этом исследователям помогли данные телескопа «Чандра».

«Наш следующий шаг — поиск линзированных квазаров, которые скрыты еще сильнее, чем MG 1131+0456, — добавляет Уолтон. — Найти эти иглы в стогу сена будет куда затруднительнее, но они есть и ждут, чтобы их обнаружили. Эти космические драгоценности могут дать нам более глубокое понимание Вселенной».