Una dintre cele mai mari întrebări ale cosmologiei moderne este cum au apărut primele structuri din Univers. Cum au reușit primele galaxii să se formeze atât de repede? Și cum au putut găurile negre supermasive să atingă mase de milioane sau chiar miliarde de ori mai mari decât cea a Soarelui într-un timp atât de scurt după Big Bang?
Un nou rezultat obținut cu ajutorul telescopului spațial european Euclid oferă una dintre cele mai importante piese ale acestui puzzle: descoperirea a 31 de quasari primordiali, dintre care doi sunt cele mai îndepărtate și mai timpurii astfel de obiecte observate vreodată în Univers.
Quasarii: cele mai strălucitoare obiecte din Univers
Un quasar reprezintă nucleul extrem de activ și o etapă spectaculoasă din viața unei galaxii. În centrul acesteia se află o gaură neagră supermasivă care atrage cantități uriașe de gaz și praf. Materia nu cade direct în gaura neagră, ci formează un disc fierbinte care emite cantități enorme de energie înainte de a dispărea dincolo de orizontul evenimentelor. Acest disc de materie supraîncălzită este sursa strălucirii care definește quasarul.
Lumina produsă este atât de intensă încât nucleul galaxiei poate deveni de sute sau chiar mii de ori mai luminos decât toate stelele galaxiei la un loc. Din acest motiv, quasarii sunt printre cele mai strălucitoare obiecte cunoscute în întregul cosmos.
Pentru astronomi, ei reprezintă adevărate faruri cosmice care permit explorarea celor mai îndepărtate epoci din istoria Universului.
De ce sunt atât de greu de găsit?
Primele sute de milioane de ani după Big Bang reprezintă una dintre cele mai puțin cunoscute perioade din evoluția cosmosului.
La acea vreme existau foarte puține galaxii suficient de dezvoltate pentru a găzdui găuri negre supermasive active. În plus, lumina lor a călătorit peste 13 miliarde de ani până la noi, fiind extrem de slabă și ușor de confundat cu lumina stelelor aflate mult mai aproape de Pământ.
Timp de decenii, astronomii au reușit să descopere doar câțiva dintre cei mai strălucitori reprezentanți ai acestei populații cosmice, insuficienți pentru a înțelege cum au evoluat.
Euclid schimbă regulile jocului
Lansat de Agenția Spațială Europeană în 2023, telescopul Euclid a fost proiectat pentru a cartografia miliarde de galaxii și pentru a studia materia întunecată și energia întunecată. Combinația dintre câmpul său foarte larg de observație, sensibilitatea ridicată și capacitatea de a observa în infraroșu îl transformă și într-un instrument excepțional pentru descoperirea celor mai îndepărtate obiecte cosmice.
Analizând doar primul an de observații, cercetătorii au identificat 31 de noi quasari formați atunci când Universul avea mai puțin de 770 de milioane de ani.
Doi dintre aceștia stabilesc chiar un nou record: lumina lor a fost emisă când Universul avea doar aproximativ 670 de milioane de ani, adică doar aproximativ 5% din vârsta sa actuală.
Universul timpuriu
Până acum, astronomii vedeau doar „vârful aisbergului”: quasarii cei mai luminoși și mai ușor de detectat.
Euclid schimbă această situație deoarece poate identifica și obiecte mult mai puțin strălucitoare, oferind pentru prima dată o imagine reprezentativă a populației de quasari din primele epoci cosmice.
Numărul quasarilor cunoscuți la aceste distanțe extreme s-a dublat practic într-un singur an de observații, o performanță care anterior ar fi necesitat mai bine de un deceniu.
Această abundență de noi descoperiri permite, în sfârșit, studierea acestor obiecte ca populație și nu doar ca exemple individuale.
O perioadă-cheie din istoria Universului
Quasarii descoperiți provin dintr-o epocă numită epoca reionizării, momentul în care Universul a trecut dintr-o stare întunecată și neutră într-una luminoasă și ionizată de primele stele și galaxii.
Această transformare a schimbat evoluția cosmosului și a făcut posibilă apariția structurilor pe care le observăm astăzi.
Studierea quasarilor din această perioadă oferă informații despre formarea primelor galaxii, despre creșterea rapidă a găurilor negre supermasive și despre mediul în care acestea au evoluat.
Observațiile detaliate ale unuia dintre noii quasari arată deja că acesta se află într-o galaxie bogată în gaz și praf, unde stelele se formează într-un ritm extrem de intens.
De ce este importantă această descoperire?
Rezultatul demonstrează că putem acum observa direct una dintre cele mai misterioase perioade din istoria Universului.
Fiecare nou quasar descoperit reprezintă o imagine venită din trecutul extrem de îndepărtat, oferind indicii despre mecanismele care au construit primele galaxii și primele găuri negre gigantice.
În același timp, aceste observații vor permite testarea modelelor cosmologice și vor contribui la înțelegerea evoluției materiei în primele sute de milioane de ani după Big Bang.
Ce urmează?
Cele 31 de obiecte reprezintă doar începutul. Sondajul astronomic realizat de Euclid este încă într-o fază incipientă și va acoperi, în următorii ani, peste o treime din întreaga boltă cerească. Astronomii se așteaptă ca numărul quasarilor foarte timpurii descoperiți să crească, ajungând la ordinul miilor.
Cu fiecare nouă observație, vom putea privi tot mai aproape de momentul nașterii Universului.
Ceea ce astăzi pare doar o colecție de puncte luminoase aflate la peste 13 miliarde de ani-lumină distanță ar putea deveni cheia pentru înțelegerea uneia dintre cele mai mari enigme ale cosmologiei: cum a trecut Universul de la întunericul primordial la bogăția de galaxii și structuri pe care o vedem astăzi.
