26.02.2015 | Наука

Обнаружены ярчайший квазар и древнейшая черная дыра

Международная группа учёных во главе с астрономами из Пекинского университета (Китай) и Университета Аризоны (США) обнаружила на краю наблюдаемой Вселенной самый яркий квазар.

Он питается от массивнейшей и древнейшей чёрной дыры. Открытие этого объекта, получившего название SDSS J0100 + 2802, знаменует важный шаг в понимание того, как именно образовались квазары, самые мощные и яркие объекты во Вселенной.

Квазары были впервые открыты в 1963 году и являются самыми яркими объектами за пределами нашей галактики Млечный Путь. Они выбрасывают в пространство огромное количество энергии, в то время как сверхмассивная чёрная дыра в их центре засасывает вещество из их окружения.

Благодаря новому поколению цифровых инструментов, астрономы смогли обнаружить более 200 тысяч квазаров, чей возраст начинается от 0,7 миллиарда лет после Большого взрыва.

Известно, что они возникли в раннюю эпоху, спустя всего 875 миллионов лет после Большого взрыва, который произошёл 13,7 миллиардов лет назад.

Квазар SDSS J0100 + 2802 с центральной чёрной дырой массой в 12 миллиардов солнц и светимостью в 420 миллиардов солнц находится на расстоянии около 12,8 миллиардов световых лет от Земли. Новый квазар в 7 раз ярче, нежели самый далёкий из уже известных квазаров (он находится на расстоянии 13 миллиардов световых лет).

"Для сравнения: наш Млечный Путь таит в себе чёрную дырой массой всего в 4 миллиона световых масс, – комментирует Фань. – А дыра этого квазара ещё в 3 тысячи раз тяжелее".

Открытие ультраяркого SDSS J0100 + 2802 вставляет палки в колёса теории роста чёрных дыр и развития звёзд и галактик в ранней Вселенной. Для своего возраста эта чёрная дыра невероятно массивна, ведь для достижения таких размеров она должна была поглотить большие объёмы вещества межзвёздной среды и слиться с другими крупными чёрными дырами. А такого изобилия материала в ранней Вселенной ещё не было.

"Как могли столь яркий квазар и настолько массивная чёрная дыра образоваться так рано в истории Вселенной, вскоре после того, как появились первые звёзды и галактики? – вопрошает автор исследования профессор астрономии Сяохуэй Фань (Xiaohui Fan). – И каковы отношения между этой монструозной чёрной дырой и её окружающей средой, в том числе её галактикой? Этот ультраяркий квазар и его сверхмассивная чёрная дыра могут стать уникальной лабораторией для исследования формирования галактик вокруг наиболее массивных чёрных дыр в ранней Вселенной".

Исследователи предположили, что датировать образование квазара можно временем, близким к концу важнейшего события – эпохи реионизации. Она стала космическим рассветом, ознаменовавшим конец тёмных веков, наполнившим небеса звёздами и превратившим Вселенную в тот мир, что мы наблюдаем сегодня.

Учёные Поднебесной обнаружили квазар в 2013 году с помощью 2,4-метрового телескопа Лицзян, расположенного в китайской провинции Юньнань. Ультраяркий характер квазара позволил китайским астрономам измерить температуру, состояние ионизации и содержание металла межгалактической среды в эпоху реионизации.

После первоначального открытия на яркий объект обратили свой взор два телескопа в Южной Аризоне: 8,4-метровый Большой бинокулярный телескоп (LBT) в обсерватории Маунт-Грэм и 6,5-метровый Многозеркальный телескоп (MMT) на горе Хопкинс.

Они помогли учёным измерить расстояния и массу чёрной дыры. Затем 6,5-метровый Магелланов телескоп (GMT) в чилийской обсерватории Лас-Кампанас и 8,2-метровый телескоп Джемини север в Мауна-Кеа на Гавайях подтвердили результаты.

Китайские астрономы сравнили уникальный квазар с ярким маяком в далёкой Вселенной, свет которого позволит больше узнать о самом начале времён.

"Это большое достижение для LBT, – считает Фань, который возглавляет Научно-консультативный отдел Большого бинокулярного телескопа, а также обнаружил предыдущих рекордсменов ранней Вселенной. – Особо чувствительные оптические и инфракрасные спектрографы телескопа позволяют оценить размеры квазаров и массу чёрной дыры в центре квазаров. Мы использовали два инструмента последовательно: один для спектроскопии видимого света, а другой для ближней инфракрасной съёмки, однако в скором времени ожидается, что обсерватория LBT представит пару инструментов, которые можно будет использовать одновременно, удваивая количество проведённых наблюдений".

Однако исследование природы этого занимательного квазара ещё не окончено. Чтобы пролить свет на физические процессы, которые привели к образованию самых ранних сверхмассивных чёрных дыр, исследовательская группа планирует провести ряд наблюдений с помощью нескольких международных телескопов, в том числе телескопа Hubble и космической рентгеновской обсерватории Chandra.

Научная статья группы Фаня была опубликована в издании Nature.

По публикациям UkrNet