Euclid je pronašao 31 iznimno udaljen kvazar iz vremena kada je svemir bio tek djelić današnje starosti. Dva među njima najstariji su kvazari dosad opaženi, a njihova svjetlost dolazi iz razdoblja samo oko 670 milijuna godina nakon Velikog praska.
To znači da su supermasivne crne rupe u središtima nekih galaksija već tada konzumirale materijal tolikom snagom da su njihovi sjajni diskovi nadmašivali cijele galaksije. Otkriće je važno jer pokazuje da su se golemi crni motori ranog svemira pojavili vrlo brzo, brže nego što je lako objasniti jednostavnim modelima rasta.
Crne rupe koje su zasjale prerano
Kvazari su kratka, burna faza u životu galaksija. Nastaju kada velika količina plina i prašine pada prema supermasivnoj crnoj rupi u središtu galaksije. Materijal se pritom zagrijava i emitira ogromnu količinu energije, toliko veliku da jezgra galaksije može zasjati stotinama ili tisućama puta jače od ostatka zvjezdanog sustava.
U današnjem svemiru astronomi dobro poznaju takve objekte. Problem nastaje kada ih pronađu u vrlo ranom svemiru. Da bi kvazar postojao, crna rupa mora već biti dovoljno masivna, a galaksija mora imati dovoljno materijala koji pada prema njoj. U prvih nekoliko stotina milijuna godina nakon Velikog praska za takav rast nije bilo mnogo vremena.
Upravo zato su najudaljeniji kvazari toliko dragocjeni. Oni nisu samo svijetle točke na rubu opažljivog svemira, nego tragovi iz razdoblja kada su se prve velike galaksije i njihove crne rupe tek počele oblikovati.
Euclid je u jednoj godini pronašao ono što se prije tražilo desetljećima
Prema rezultatima objavljenima u časopisu Astronomy & Astrophysics, Euclid je otkrio 31 novi kvazar na crvenim pomacima između 6,6 i 7,8. Dvanaest ih se nalazi na crvenom pomaku 7 ili većem, što odgovara vremenu kada je svemir bio mlađi od 770 milijuna godina.
Dva najudaljenija objekta, EUCL J172902.75+641018.1 i EUCL J125308.55+705432.3, imaju crvene pomake 7,77 i 7,69. Njihova svjetlost krenula je prema nama iz vremena kada je svemir bio star oko 670 milijuna godina, odnosno tek oko pet posto svoje današnje starosti.
Takva otkrića nisu samo pitanje rekorda. Prije Euclida astronomima su trebale godine da pronađu mali broj najudaljenijih kvazara. Euclid sada pokazuje da ih može tražiti mnogo učinkovitije, na velikim dijelovima neba i u infracrvenom svjetlu koje je ključno za prepoznavanje iznimno udaljenih objekata.
Isti teleskop koji je snimio desetke milijuna zvijezda u središtu Mliječne staze sada pokazuje drugu stranu svoje misije: Euclid ne mapira samo bliski svemir, nego pronalazi i rijetke objekte iz najranijih epoha kozmičke povijesti.
Zašto su najstariji kvazari problem za astronome
Najraniji kvazari otvaraju jedno od težih pitanja moderne astrofizike: kako su supermasivne crne rupe postale tako velike tako brzo? Ako su rasle samo postupnim gutanjem plina, taj proces morao je biti iznimno učinkovit. Druga mogućnost jest da su neke crne rupe nastale iz većih početnih sjemenki, primjerice izravnim urušavanjem velikih oblaka plina u mladom svemiru.
Euclidov uzorak zato je važan jer više ne govorimo samo o nekoliko ekstremnih iznimki. Veći broj kvazara omogućuje astronomima da počnu promatrati ranu populaciju kao cjelinu. To može pokazati jesu li najranije supermasivne crne rupe bile rijetki kozmički slučajevi ili uobičajeniji dio brzog razvoja prvih galaksija.
Slična pitanja već su otvorila Webbova opažanja ranog svemira. Primjerice, Webb je pronašao vrlo ranu galaksiju s neobično velikom crnom rupom, što također sugerira da su neki objekti u mladom svemiru rasli brže nego što se očekivalo.
Pogled u razdoblje kada se svemir tek palio
Ovi kvazari dolaze iz razdoblja reionizacije, vremena kada je svemir prelazio iz hladnijeg i tamnijeg stanja u prozirniji, ionizirani svemir kakav danas poznajemo. Energetsko zračenje prvih zvijezda, galaksija i aktivnih crnih rupa tada je mijenjalo međugalaktički plin.
Euclid će tijekom svoje misije pretražiti više od trećine neba. Ako već u ranim podacima pronalazi ovako udaljene kvazare, njegov bi katalog mogao postati jedan od najvažnijih alata za razumijevanje prvih velikih crnih rupa.
Najzanimljivije pitanje više nije samo koliko daleko Euclid može vidjeti. Pitanje je koliko će često u tom dalekom svemiru pronaći objekte koji su, barem prema sadašnjim modelima, zasjali prerano.