Aceasta nu este doar cea mai veche şi mai îndepărtată pereche de quasari observată vreodată. Între cele două găuri negre supermasive – care au mase de 1,5 miliarde, respectiv 400 de milioane de ori mai mari decât cea a Soarelui – există o distanţă de doar 18.100 de ani-lumină, adică aproximativ o cincime din diametrul Căii Lactee. Acest lucru face din J1602+4228AB cea mai compactă pereche de quasari descoperită într-o etapă a istoriei Universului cunoscută sub numele de „Zori Cosmici” (Cosmic Dawn), la scurt timp după apariţia primelor stele, galaxii şi găuri negre.
„Nu există o explicaţie teoretică definitivă pentru modul în care un singur quasar uriaş de acest tip ar putea exista atât de devreme în istoria Universului, darămite doi”, a declarat Silvia Onorato, coordonatoarea echipei de cercetare din cadrul NOIRLab.
„Am observat aceşti quasari într-un moment în care Universul avea doar o treisprezecime din vârsta sa actuală şi, în mod uimitor, găurile negre supermasive componente sunt la fel de masive precum cele pe care le vedem astăzi”, a adăugat ea.
Quasarii apar atunci când găurile negre supermasive, situate în centrul unor galaxii mari, sunt înconjurate de un nor aplatizat de gaz şi praf aflat în mişcare de rotaţie – numit „disc de acreţie” – din care acestea se hrănesc, acumulând materie. Gravitaţia imensă a găurii negre centrale generează fricţiune, încălzind discul de acreţie şi făcându-l să strălucească – adesea mai intens decât lumina combinată a tuturor stelelor din galaxia înconjurătoare.
Identificarea unor astfel de obiecte în istoria cosmică recentă a Universului – care are o vechime estimată de 13,8 miliarde de ani – nu este surprinzătoare. Totuşi, descoperirea unor perechi compacte de quasari rămâne un fenomen extrem de rar. Teoretic, astfel de perechi ar trebui să fie frecvente, întrucât fuziunile galaxiilor – procese care aduc laolaltă găuri negre supermasive – au loc des. Acest lucru ar trebui să ducă la o abundenţă de perechi de quasari aflaţi la o distanţă mai mică decât dimensiunea tipică a unei galaxii.
Există însă trei motive pentru care acest lucru s-a dovedit a fi dificil. În primul rând, „faza de quasar” a unei găuri negre supermasive este relativ scurtă la scară cosmică. În al doilea rând, chiar şi perechile de quasari relativ apropiate se află la distanţe uriaşe, ceea ce le face puţin luminoase şi greu de detectat cu telescoapele terestre. În cele din urmă, la distanţe atât de mari şi cu o separare atât de mică între cele două găuri negre supermasive, este dificil să distingem clar componentele individuale ale unei astfel de perechi cu tehnologia actuală.
Cu toate acestea, astronomii reuşesc să identifice perechi de quasari. Uneori, acest lucru se întâmplă în contexte temporale şi spaţiale care contrazic, probabil, ceea ce ne-am dori să ştim, punând sub semnul întrebării tot ce înţelegem despre modul în care cresc găurile negre.
Această problemă apare pentru perioada de dinainte ca Universul să împlinească un miliard de ani. Conform modelelor actuale, găurile negre ar avea nevoie de cel puţin un miliard de ani pentru a acumula materie şi a fuziona suficient, astfel încât să atingă mase de milioane sau miliarde de ori mai mari decât cea a Soarelui.
Totuşi, de la începutul activităţii sale în 2022, telescopul spaţial James Webb a descoperit în mod constant găuri negre supermasive care alimentează quasari, existând deja la doar 400 de milioane de ani după Big Bang. Ca şi cum acest lucru nu ar fi fost suficient de derutant, această descoperire – a treia pereche de quasari observată în „Zorii Cosmici” – ar putea, într-adevăr, să dărâme modelele actuale.
Quasarii J1602+4228AB au fost identificaţi în datele provenite din programul de observare Aether al JWST, care realizează un recensământ al obiectelor din Universul primordial. Folosind instrumentul NIRSpec (spectrograf în infraroşu apropiat cu unitate de câmp integral) de pe telescopul JWST, studiul a scos la iveală 200 de quasari – puţin sub jumătate din totalul quasarilor din Universul timpuriu cunoscuţi în prezent. Analizând setul de date Aether, echipa a descoperit că quasarul J1602+4228A nu este singur. Acesta are un companion, desemnat drept J1602+4228B.
Reprezentând o veritabilă realizare ştiinţifică, această pereche de quasari rămâne, pentru moment, un mister. Totuşi, descoperirea ei i-ar putea ajuta pe oamenii de ştiinţă să înţeleagă mai bine modul în care galaxiile s-au format şi au fuzionat în timpul „Zorilor Cosmici” – o etapă esenţială în evoluţia Universului.