Используя 6,5-метровый Магелланов телескоп (Чили), астрономы открыли самый далекий квазар из известных. Он расположен в 13,03 миллиарда световых лет от Земли и, к удивлению ученых, спустя всего 670 миллионов лет с момента Большого взрыва уже содержит невероятно массивную черную дыру. Об удивительной находке объявлено на 237-м заседании Американского астрономического общества.
«Помимо того, что это самый далекий и самый древний из известных квазаров, он является первым в своем роде, который демонстрирует свидетельства истечения горячего газа из окрестностей черной дыры. В дополнение к этому, наблюдения также показали интенсивное звездообразование в его родительской галактике», – рассказывают авторы исследования.
Считается, что квазары возникают в результате поглощения сверхмассивными черными дырами окружающей их материи, такой как газ или даже звезды, в результате чего создается водоворот перегретой материи, который вращается вокруг гравитационного монстра. Они являются источниками чрезвычайно мощного изучения и одними из самых ярких объектов в космосе, зачастую превосходя излучение родительских галактик.
Предыдущий рекордсмен среди квазаров молодой Вселенной располагается на 20 миллионов световых лет ближе к нам и содержит сверхмассивную черную дыру, которая в более чем два раза «легче», чем у открытого объекта.
«Это самый ранний пример влияния сверхмассивной черной дыры на окружающую ее галактику. Мы знаем об этом процессе из наблюдений за менее далекими квазарами, но ранее никогда не фиксировали его в столь юной Вселенной», – отметил Фейдж Ван, ведущий автор исследования из Аризонского университета (США).
Квазары, располагающиеся в ранней Вселенной и содержащие черные дыры с массами в миллионы, если не миллиарды солнечных, являются проблемой для астрофизиков, так как на сегодня нет однозначного ответа на вопрос – как они возникли, если у них не было на это достаточно времени.
«Принято считать, что образование черной дыры начинается со взрыва звезды как сверхновой в конце ее жизни. Затем эти небольшие объекты сливаются, что теоретически может привести к появлению сверхмассивной черной дыры. Однако, у наблюдаемого нами объекта просто не хватило бы времени набрать столь огромную массу. Даже если бы первичная черная дыра квазара J0313-1806 образовалась спустя всего 100 миллионов лет после зарождения Вселенной и стремительно разрасталась, она не накопила бы более 10 тысяч масс Солнца», – пояснили авторы исследования.
Это говорит о том, что черная дыра квазара J0313-1806 сформировалась с помощью другого механизма, а именно при прямом коллапсе огромного облака холодного газообразного водорода. Поскольку при таком сценарии не требуются полноценные звезды в качестве исходного материала, это единственный способ вырасти до таких размеров на столь раннем этапе существования Вселенной.
Открытый объект также предоставил редкую возможность заглянуть в жизнь галактик на заре Вселенной, когда многие процессы в них, которые с тех пор замедлились или прекратились вовсе, еще были в полном разгаре.
Согласно текущим моделям эволюции галактик, сверхмассивные черные дыры, растущие в их центрах, могут быть основной причиной полной остановки звездообразования. Действуя как паяльная лампа космических размеров, квазары яростно «стерилизуют» свое окружение, эффективно очищая свою галактику от большей части холодного газа, который необходим для формирования звезд.
«Вероятно, эти сверхмассивные черные дыры стали причиной того, что многие из больших галактик в какой-то момент перестали образовывать звезды. Мы наблюдаем это «гашение» у более близких объектов, но до сих пор нам было неизвестно, насколько рано этот процесс начался в истории Вселенной», – добавили авторы исследования.
Измеряя светимость квазара J0313-1806, астрономы подсчитали, что сверхмассивная черная дыра в его центре поглощает в среднем 25 солнечных масс в год. Энергия, выделяемая в этом стремительном процессе, вероятно, порождает мощный поток ионизированного газа, который движется со скоростью примерно 20 процентов от скорости света.
«При этом его родительская галактика формирует звезды в 200 раз быстрее современного Млечного Пути. Это относительно высокая скорость, аналогичная наблюдаемой в других квазарах того же возраста, говорит нам о том, что родительская галактика развивается очень быстро. Предположительно, этот и аналогичные ему квазары все еще находятся в процессе создания своих сверхмассивных черных дыр, которые со временем вытолкнут весь газ из родительских галактик», – заключили авторы исследования.
