Формирование Вселенной в первые сотни миллионов лет после Большого взрыва оказало определяющее влияние на ее нынешний вид. В связи с этим ученые проявляют особый интерес к изучению бурных процессов, происходивших в ту эпоху. Космические объекты, позволяющие детально изучить взаимодействия в молодой Вселенной, встречаются нечасто. Недавно астрономам выпала удача – им удалось наблюдать уникальную пару, состоящую из квазара и небольшой галактики, в которой активно идет звездообразование, и соединенную между собой газовой структурой.
С точки зрения космических масштабов, период, прошедший от появления первых звезд до формирования космической структуры, напоминающей паутину из скоплений галактик, был относительно небольшим. Всего за несколько сотен миллионов лет у Вселенной сформировалась крупномасштабная структура. В короткие сроки возникли гигантские галактики, сверхмассивные черные дыры и огромное количество звезд. По мнению ученых, существенным ускорителем быстрого развития послужили слияния галактик, которые стимулировали активное звездообразование и увеличивали размеры сверхмассивных черных дыр.
Квазары представляют собой активные ядра галактик, характеризующиеся исключительной яркостью, обусловленной активным поглощением вещества центральной черной дырой. Около половины квазаров, идентифицированных в ранней Вселенной, ученые ассоциируют с процессами слияния галактик. Обнаружение объектов, демонстрирующих интенсивное развитие в тот период, является сложной задачей. Однако, к счастью, исследователям удалось найти такие объекты.
Сотрудничество международных астрономов из США, Швеции и Японии позволило с помощью радиотелескопов ALMA исследовать 21 квазар, представляющий интерес для изучения ранней Вселенной, существовавшей около миллиарда лет назад. Исследования были сосредоточены на спектральной линии ионизированного углерода (C II), которая позволяет оценить интенсивность звездообразования и состояние газа в межзвездной и межгалактической среде.
Астрономы выявили необычную пару объектов. Квазар J1133+1603 соединен газовым потоком с малой и скрытой за пылью галактикой, где активно идет звездообразование, получившей обозначение J1133c. Результаты исследования представлены в научной статье выложена в открытый доступ на сайте arXiv.org.
Галактика J1133c находится на удалении около 32,6 тысячи световых лет от квазара. Признаком активного слияния является наличие «мостика» и протяженного излучения, расположенного к северу от квазара. В других подобных системах расстояние между компонентами оказывается существенно больше. Так, в паре квазара и субмиллиметровой галактики BRI 1202-0725 оно составляет 81,5 тысячи световых лет.
В ходе исследования авторы также обратили внимание на крайне малый размер галактики. Вероятно, квазар поглотил внешние слои, либо в центре галактики находится активная область.
Интенсивное звездообразование наблюдается и в галактике J1133c. В течение года она создает звезды общей массой, сопоставимой с тысячей масс Солнца. В то время как в нашей Галактике, Млечном Пути, скорость звездообразования составляет приблизительно три массы Солнца в год. По мнению исследователей, как активное ядро галактики, так и столь быстрое звездообразование, вероятно, являются результатом слияния с квазаром.
Сочетание активности квазара и звездообразования в галактике, соединенной газовым «мостиком», представляет собой значимый пример того, как слияния и перераспределение газа влияли на формирование галактик и быстрое увеличение сверхмассивных черных дыр в ранней Вселенной.