Το διαστημικό τηλεσκόπιο Euclidτου Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος (ESA) έκανε μια σημαντική ανακάλυψη, εντοπίζοντας 31 νέα κβάζαρ σε εξαιρετικά μεγάλες αποστάσεις, συμπεριλαμβανομένου του αρχαιότερου κβάζαρ που έχει παρατηρηθεί μέχρι σήμερα.
Τα κβάζαρ είναι εξαιρετικά φωτεινοί ενεργοί γαλαξιακοί πυρήνες (AGN), οι οποίοι τροφοδοτούνται από υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες. Επειδή οι γαλαξίες που τα φιλοξενούν σχηματίζονται μέσα σε φωτοστέφανα σκοτεινής ύλης, τα κβάζαρ αποτελούν πολύτιμα εργαλεία για τη μελέτη της κατανομής της σκοτεινής ύλης στο πρώιμο Σύμπαν.
Το Euclid σχεδιάστηκε για τη μελέτη του λεγόμενου «σκοτεινού Σύμπαντος», δηλαδή της σκοτεινής ύλης και της σκοτεινής ενέργειας που επηρεάζει την κοσμική διαστολή.
Το τηλεσκόπιο διαθέτει κάμερα 600 megapixel και κατά τη διάρκεια της εξαετούς αποστολής του θα χαρτογραφήσει τεράστιες περιοχές του ουρανού. Παράλληλα, θα παρατηρήσει περισσότερους από 200.000 γαλαξίες υψηλής ερυθρομετατόπισης με υπέρυθρες μετρήσεις και φασματοσκοπία.
Αυτό το καθιστά ιδανικό εργαλείο για την αναζήτηση κβάζαρ από την εποχή της επαναϊονισμού, μια περίοδο κατά την οποία το Σύμπαν μετατράπηκε από σκοτεινό σε φωτεινό, περίπου μεταξύ 6 και 9 στην κλίμακα ερυθρομετατόπισης.
Τα 31 νέα κβάζαρ έχουν ερυθρομετατοπίσεις από z=6,6 έως z=7,8. Το αρχαιότερο βρίσκεται στο z=7,7, ενώ το δεύτερο στο z=7,69. Και τα δύο ξεπερνούν το προηγούμενο ρεκόρ z=7,64.
Το φως τους ξεκίνησε το ταξίδι του όταν το Σύμπαν είχε ηλικία μόλις περίπου 670 εκατομμυρίων ετών, δηλαδή περίπου το 5% της σημερινής του ηλικίας.
Η δύναμη της τεχνητής νοημοσύνης στην ανακάλυψη
Για τον εντοπισμό των αρχαίων κβάζαρ, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν τεχνικές μηχανικής μάθησης και πιθανοτικών μοντέλων. Στη συνέχεια πραγματοποίησαν επιβεβαιωτικές παρατηρήσεις με τα τηλεσκόπια Keck, Magellan και Large Binocular Telescope.
Από τα 31 νέα κβάζαρ, τα 12 βρίσκονται σε ερυθρομετατόπιση z≥7. Αυτό σημαίνει ότι ο αριθμός των γνωστών κβάζαρ από τα πρώτα 770 εκατομμύρια χρόνια του Σύμπαντος υπερδιπλασιάστηκε.
«Αυτά τα πρώιμα κβάζαρ χρονολογούνται από τη βρεφική ηλικία του Σύμπαντος. Με την εύρεση και τη μελέτη τους μπορούμε να κατανοήσουμε καλύτερα πώς σχηματίστηκαν και αναπτύχθηκαν τόσο γρήγορα αυτά τα τεράστια συστήματα», δήλωσε ο επικεφαλής της μελέτης Daming Yang.
Νέα στοιχεία για τις μαύρες τρύπες και τη σκοτεινή ύλη
Η μελέτη αρχαίων κβάζαρ είναι ιδιαίτερα σημαντική επειδή οι προηγούμενες ανακαλύψεις βασίζονταν κυρίως στα πιο φωτεινά και ακραία παραδείγματα. Τα νέα δεδομένα προσφέρουν ένα μεγαλύτερο και πιο αντιπροσωπευτικό δείγμα.
Τα πρώτα κβάζαρ που παρατηρούνται σε τόσο μικρές ηλικίες του Σύμπαντος υποδεικνύουν ότι τεράστιες μαύρες τρύπες σχηματίστηκαν πολύ γρήγορα. Για να φιλοξενεί ένας γαλαξίας ένα τόσο φωτεινό κβάζαρ μόλις 670 εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, πρέπει να είχε ήδη σχηματιστεί ένα τεράστιο φωτοστέφανο σκοτεινής ύλης.
Με το μεγαλύτερο δείγμα που παρέχει το Euclid, οι επιστήμονες μπορούν πλέον να ελέγξουν καλύτερα τα κοσμολογικά μοντέλα, όπως το Lambda-CDM, χωρίς να βασίζονται μόνο σε σπάνιες εξαιρέσεις.
Το Euclid ανοίγει τον δρόμο για νέες ανακαλύψεις
Τα αρχαία κβάζαρ λειτουργούν σαν κοσμικές χρονομηχανές, επιτρέποντας στους αστρονόμους να εξετάσουν τη γέννηση των πρώτων γαλαξιών και την ανάπτυξη των υπερμεγέθων μαύρων τρυπών.
«Αρχαία κβάζαρ είναι σπάνιες ανακαλύψεις. Είναι ενδιαφέροντα από μόνα τους, αλλά αποτελούν επίσης εργαλεία που μας επιτρέπουν να εξερευνήσουμε το πρώιμο Σύμπαν», δήλωσε η Valeria Pettorino, επιστήμονας του προγράμματος Euclid της ESA.
Παρότι το Euclid δε σχεδιάστηκε αποκλειστικά για την αναζήτηση κβάζαρ, η αποστολή έχει ήδη αποδείξει τη δυναμική της. Οι επιστήμονες αναμένουν ότι τα επόμενα χρόνια θα εντοπίσει ακόμη περισσότερα αρχαία κβάζαρ, προσφέροντας νέα στοιχεία για τα πρώτα στάδια εξέλιξης του σύμπαντος.
