Астрономы, работающие с орбитальным телескопом, провели наблюдение одного из самых далеких и ярких квазаров. На этот раз Хаббл удивил специалистов, но отнюдь не тем, что они увидели. Скорее, их удивило то, чего увидеть не удалось. На снимке Хаббла виден только сам квазар, огромная черная дыра, поглощающая материю и потому заставляющая свой аккреционный диск светиться. Но вот незадача: для такого яркого излучения у дыры должно быть много пищи, которую должна предоставить галактика, в центре которой и находится ненасытный объект. Звезды, газ и пыль галактики должны периодически поставляться к обеденному столу дыры. И вот такой галактики Хаббл и не показал. Квазар совершенно одинок, и, возможно, до запуска телескопа имени Джеймса Уэбба увидеть ее не удастся, так как она закрыта плотной пеленой пыли. Радиоастрон здесь не поможет из-за радиодиапазона наблюдений, а больше достаточно мощных аппаратов у человечества нет.

Все галактики, кроме самых древних, содержат какое-то количество пыли. Только в самом начале своей жизни Вселенная была чистым, незапыленным местом. На как только в космосе появились обитатели – первое поколение звезд – они начали активно мусорить, вырабатывая элементы в ходе термоядерных реакций. По мере старения, выгорания древние звезды обогащали окружающее пространство материей, теряя свою атмосферу. Квазар J1148+5251, о котором идет речь, как раз относится к очень давним временам. Имея красное смещение 6.42, он видится нам таким, каким был всего через миллиард лет после Большого взрыва. Однако этот квазар находится в очень пыльной галактике. Этот факт раньше уже был отмечен при наблюдениях в суб-миллиметровом диапазоне. Однако потребовалось использовать Хаббл, чтобы понять, насколько галактика покрыта пылью. Ни одна звезда оказалась не способна пробиться своим светом через плотную завесу пыли.

Конечно, никакой пыли не удастся полностью заглушить сияние самого квазара. Это яркое ядро галактики, где материя падает и поглощается сверхмассивной черной дырой. Аккреционный диск дыры, нагревающийся из-за выделения энергии при поглощении материи, начинает излучать. Зачастую это излучение распределено в пространстве неравномерно, концентрируясь в луч, направленный по оси вращения черной дыры и ее аккреционного диска. Если такой луч направлен к нам, то квазар (именно в этом случае такое активное галактическое ядро и называется квазаром) может оказаться в сотни и даже тысячи раз ярче, чем вся остальная галактика. Чтобы светить столь ярко, черной дыре нужно за год поглощать массу, эквивалентную нескольким солнцам. Однако, скорость поглощения материи черной дырой квазара J1148+5251 поначалу была еще больше. Чтобы поскорее выбиться в люди в сообществе черных дыр, она всего за несколько сотен миллионов лет набрала массу трех миллиардов Солнц. Значит, в галактике было много материи – свободного газа и звезд, а тогда и звездообразование в ней шло активно.

«Если вы хотите спрятать множество звезд в пыли, то нужно позаботиться об образовании большого количества массивных, недолговечных звезд, теряющих свою массу при смерти. Этот процесс должен был проходить очень быстро, чтобы взрывы сверхновых и другие способы перекачки материи в межзвездное пространство наполняли его пылью», – говорит Роджер Уайндхорст, сотрудник Университета штата Аризона. Кроме того, этот процесс должен был происходить не только в плотных центральных областях, как это часто бывает, но по всей галактике, ведь пылью она оказалась закрыта полностью.

Квазар был впервые обнаружен при проведении Слоановского обзора. Причем в ходе обзора при изучении почти четверти всей небесной сферы было найдено всего несколько таких же ярких, но очень далеких квазаров. Последовавшие наблюдения в суб-миллиметровом диапазоне показали большое количество пыли в галактике квазара, но не смогли указать, как она распределена и где за ней можно ожидать рассмотреть скопления звезд. Вообще, большинство таких запыленных галактик имеют либо регионы, где пыли оказывается меньше, и там проглядывают звезды, либо крупные их скопления, способные совместным светом пробиться через застилающую их пелену.

Для решения этой задачи был использован Хаббл, на снимках которого надо было аккуратно удалить излучение квазара, оставив только окружающие его звезды. Для этого наблюдалась звезда на небе, расположенная рядом с квазаром и хорошо изученная, и исходя из приемов удаления ее излучения на снимке удалялось и излучение квазара. Вот только в результате никакого свечения звезд найти не удалось. Если бы в пыли были разрывы, то звезды точно были бы замечены. А то, что не видно даже скоплений, говорит о неимоверно толстом слое. «Очень интересно, что Хаббл не обнаружил никаких признаков галактики, – говорит Уайндхорст. – Галактика оказывается намного тусклее, чем ожидалось, а значит, она вся скрыта пылью. Это самый мощный лесной пожар во Вселенной, если судить по тому, сколько получается дыма». Однако, даже при небольшом увеличении чувствительности ожидается некоторое излучение, способное пробиться через пыль. А пока о галактике можно только сказать, что помимо задымленности, она является обычной, без каких-либо серьезных особенностей, которые бы светились ярче. Уайндхорст пока планирует отложить исследование квазара и его галактики в ожидании запуска телескопа Уэбба. Его большая чувствительность и увеличенный спектральный диапазон должны позволить наблюдать звезды закрытой галактики. Его задача – изучать звезды, образовавшиеся всего через 200 миллионов лет после Большого взрыва, так что у галактики через миллиард лет после начала Вселенной нет шанса остаться в тени.