Астрономы обнаружили несколько пар таких сливающихся галактик или светящихся «двойных» квазаров с помощью трех обсерваторий Маунакея на Гавайях – телескоп Subaru, Вт. M. Обсерватория Кека и Обсерватория Близнецов.
Эти двойные квазары настолько редки, что исследовательская группа во главе с Институтом физики и математики Вселенной им. Кавли при Токийском университете оценивает только 0.3% всех известных квазаров имеют две сверхмассивные черные дыры, которые сталкиваются друг с другом.
Исследование опубликовано в выпуске Astrophysical Journal от 26 августа 2020 г.
«Несмотря на свою редкость, они представляют собой важный этап в эволюции галактик, когда центральный гигант пробуждается, набирает массу и потенциально влияет на рост своей родительской галактики», – сказал Шенли Тан, аспирант Университета Токио и соавтор исследования.
Квазары – один из самых ярких и энергичных объектов во Вселенной, питаемый сверхмассивными черными дырами, которые в миллионы или миллиарды раз массивнее нашего Солнца. Когда материал вращается вокруг черной дыры в центре галактики, он нагревается до высоких температур, выделяя столько света, что квазар может затмить свою родительскую галактику.
Это затрудняет обнаружение сливающейся пары галактик с квазарной активностью; трудно отделить свет от двух квазаров, потому что они находятся в такой близости друг к другу. Кроме того, непросто наблюдать за достаточно широкой областью неба, чтобы поймать эти редкие явления в достаточном количестве.
Чтобы преодолеть эти препятствия, команда воспользовалась чувствительным широким обзором неба с помощью камеры Hyper Suprime-Cam (HSC) на телескопе Subaru.
«Чтобы упростить нашу работу, мы начали с изучения 34 476 известных квазаров из цифрового обзора неба Sloan с помощью изображений HSC, чтобы идентифицировать те, которые имеют два (или более) отдельных центра», – сказал ведущий автор Джон Сильверман из Института физики Кавли. и математика Вселенной. "Честно говоря, мы не начали искать двойные квазары. Мы изучали изображения этих светящихся квазаров, чтобы определить, в каких типах галактик они предпочитают находиться, когда мы начали видеть случаи с двумя оптическими источниками в их центрах, где мы ожидали только одного."
Команда выявила 421 многообещающий случай. Однако оставалась вероятность, что многие из них были не настоящими двойными квазарами, а скорее случайными проекциями, такими как звездный свет из нашей собственной галактики.
Подтверждение потребовало подробного анализа света от кандидатов для поиска окончательных признаков двух различных квазаров.
Используя спектрометр низкого разрешения (LRIS) обсерватории Кека и спектрометр интегрального поля в ближнем инфракрасном диапазоне, Сильверман и его команда идентифицировали три двойных квазара, два из которых ранее были неизвестны. Каждый объект в паре демонстрировал след газа, движущегося со скоростью тысячи километров в секунду под воздействием сверхмассивной черной дыры.
Недавно открытые двойные квазары демонстрируют перспективность получения изображений большой площади в сочетании со спектроскопическими наблюдениями с высоким разрешением для выявления этих неуловимых объектов, которые являются ключом к лучшему пониманию роста галактик и их сверхмассивных черных дыр.