Развитие Вселенной в первые сотни миллионов лет после Большого взрыва определило ее современный облик. Именно поэтому ученые заинтересованы в исследовании бурных процессов того периода. Не так уж часто удается найти космические объекты, подходящие для подробного изучения взаимодействий в молодой Вселенной. Недавно астрономам повезло — удалось увидеть уникальную пару из квазара и небольшой звездообразующей галактики, связанную «мостиком» газа.
По меркам Вселенной, от первых звезд до космической паутины из скоплений галактик прошло не так уж много времени. Всего за несколько сотен миллионов лет у Вселенной появилась крупномасштабная структура. Очень быстро образовались огромные галактики, сверхмассивные черные дыры и неисчислимое количество звезд. Считается, что важными катализаторами стремительного развития стали слияния галактик: они запускали активное звездообразование и рост сверхмассивных черных дыр.
Квазары — активные ядра галактик, отличающиеся невероятной яркостью, которая возникает из-за активного поглощения материи центральной черной дырой. Примерно половину квазаров, обнаруженных в молодой Вселенной, ученые связывают с событиями слияния. Непросто найти в молодой Вселенной объекты, которые иллюстрировали бы бурное развитие в ту эпоху. К счастью, исследователям повезло.
Международная группа астрономов из США, Швеции и Японии с помощью комплекса радиотелескопов ALMA изучила 21 перспективный квазар из времен, когда Вселенной было около одного миллиарда лет. Наблюдения вели с фокусом на спектральной линии ионизированного углерода (C II), которая служит индикатором звездообразования и динамики газа в межзвездном и межгалактическом пространстве.
Ученые обнаружили редкую пару. Оказалось, квазар J1133+1603 связан «мостиком» газа с компактной и скрытой за пылью звездообразующей галактикой, которой дали название J1133c. Статья с описанием открытия выложена в открытый доступ на сайте arXiv.org.
Галактика J1133c располагается на расстоянии примерно 32,6 тысячи световых лет от квазара. На активное слияние указывает наличие «мостика» и «растянувшегося» излучения к северу от квазара. У других подобных пар расстояние между объектами значительно больше. Например, в паре квазара и субмиллиметровой галактики BRI 1202-0725 оно достигает 81,5 тысячи световых лет.
Авторы исследования также отметили необычайно компактный размер галактики. Возможно, квазар уже стянул на себя внешнюю «оболочку», или же в центре этой галактики расположено активное ядро.
Звездообразование в J1133c тоже протекает крайне активно. За земной год галактика формирует звезды суммарной массой около тысячи солнечных масс. Для сравнения: скорость звездообразования в Млечном Пути — примерно три солнечные массы в год. Ученые предполагают, что и активное ядро, и быстрое звездообразование могут быть следствием слияния с квазаром.
Активность квазара и звездообразующей галактики при наличии между ними «мостика» из газа — ценная иллюстрация того, насколько большую роль играли слияния и «обмен» газом в формировании галактик и стремительном росте сверхмассивных черных дыр в молодой Вселенной.