Некоторые из первоначальных научных экспериментов космического телескопа Джеймса Уэбба будут сосредоточены на функции ярких объектов, известных как квазары, в ранней эволюции галактик.
Квазары — это отдаленные объекты, движимые черными дырами, которые обычно в миллиард раз больше массы нашего Солнца. Они могут производить энергию триллионов электронвольт, намного превышающую совокупную мощность всех звезд в нормальной галактике.
Точка зрения Уэбба в глубоком космосе, наряду с его замечательной чувствительностью к низким уровням света и большим разрешением, позволит проводить самые точные исследования этих загадочных объектов, которые известны науке менее полувека.
После завершения этапа ввода в эксплуатацию Уэбба этим летом телескоп будет назначен на различные миссии квазаров. Например, Уэбб изучит шесть самых далеких и ярких квазаров, чтобы поместить их в хронологию галактической истории. Кроме того, квазары будут использоваться для изучения распределения газа между галактиками.
Ученые интересуются периодом времени, известным как “эпоха реионизации”. Этот период произошел примерно 13 миллиардов лет назад, или менее миллиарда лет после создания Вселенной. Галактики того времени были в значительной степени непроницаемы для интенсивного света, что затрудняло их просмотр.
Используя квазары в качестве источников фонового света, команда проанализирует газ между нами и квазаром”, — объяснили ученые технику исследования непрозрачных зон. Этот газ поглощает свет от квазара на точных длинах волн. Они будут охотиться за линиями поглощения в промежуточном газе, используя метод, называемый “спектроскопией изображений”.
Члены команды отметили, что способность Уэбба наблюдать в инфракрасном свете также принесет пользу изучению этой эпохи. Это будет особенно полезно, потому что свет от самых отдаленных квазаров был значительно растянут космическим расширением. Этот эффект, получивший название космологического красного смещения, заставляет световые волны смещаться в красную или инфракрасную области спектра, где Уэбб лучше всего подходит для исследований.
Есть надежда увидеть достаточно света от квазаров для поиска элементов тяжелее водорода или гелия, которые астрономы называют “металлами”. Команда Уэбба объяснила, что “эти элементы были созданы в ранних звездах и галактиках и были выброшены через оттоки”.
Ученые из проекта Уэбб также намерен изучить потоки, чтобы лучше понять, как газ, аккрецируемый сверхмассивной черной дырой, содержащейся в галактике, толкает и нагревает окружающий газ. Потоки могут стать настолько мощными, что они вызывают хаос в галактике — хозяине и оказывают значительное влияние на эволюцию галактики.
“Мы хотим увидеть эти квазары на пике их влияния на галактики-хозяева”, — сказал Крис Уиллотт, ученый проекта Уэбб Канадского космического агентства. Уиллотт также является научным сотрудником Национального исследовательского совета Канадского центра астрономии и астрофизики Герцберга в Британской Колумбии.
В активных галактиках сверхмассивные черные дыры могут генерировать как плотные струи частиц (оранжевые), так и более широкие потоки газа (сине-серые), известные как сверхбыстрые потоки. Эти потоки достаточно мощны, чтобы контролировать как звездообразование в более широкой галактике, так и рост черной дыры. На вставке показан крупный план черной дыры и ее аккреционного диска.
До сих пор ученые знали, что удаление газа из галактики замедляет темпы звездообразования, поскольку звездам требуется газ для развития и расширения. В некоторых ситуациях оттоки истощат запасы газа в галактике до такой степени, что звездообразование полностью прекратится.
Кроме того, ученые считают, что потоки являются основным методом, с помощью которого газ, пыль и элементы переносятся на огромные расстояния внутри галактики или даже выбрасываются в межгалактическую среду—пространство между галактиками. По словам официальных лиц Уэбба, этот процесс может привести к фундаментальным изменениям свойств галактики-хозяина и межгалактической среды.
