Астрономи виявили 83 надмасивні чорні діри у ранньому Всесвіті

Астрономи з Японії, Тайваню і Прінстонського університету виявили 83 квазари, що живляться надмасивними чорними дірами у далекому Всесвіті, з того часу, коли Всесвіт становив менше 10 відсотків від його сучасного віку.

Про це говориться в прес-релізі Прінстонського університету.

"Примітно, що такі масивні щільні об'єкти змогли сформуватися так скоро після Великого вибуху, - відмітив Майкл Штраус, професор астрофізичних наук у Принстонському університеті, який є одним з співавторів дослідження. - Розуміння того, як чорні діри можуть утворюватися в ранньому Всесвіті, і те, наскільки вони поширені, є викликом для наших космологічних моделей".

Новини за подібною темою:

		У нашій галактиці знайдено наймасивнішу чорну діру зоряної маси
		Астрономи виявили крихітну чорну діру, яка неодноразово пробиває газовий диск більшої чорної діри
		Надмасивні чорні діри ненадовго прокидаються з глибокого сну завдяки подрібненим ними зорям

Це відкриття значно збільшує кількість чорних дір, відомих в ту епоху, і вперше показує, наскільки поширеними вони є на ранніх етапах історії Всесвіту. Крім того, відкриття дає нове уявлення про вплив чорних дір на фізичний стан газу в ранньому Всесвіті в його перший мільярд років. Дослідження опубліковано в серії з п'яти статей в "Астрофізичному журналі" та в "Публікаціях астрономічної обсерваторії Японії".

Світло від одного з найбільш віддалених відомих квазарів, що живиться від надмасивної чорної діри, яка знаходиться на відстані 13,05 мільярдів світлових років від Землі. Зображення було отримано за допомогою Hyper Suprime-Cam (HSC), встановленого на телескопі Subaru. Інші об'єкти в області - це в основному зірки в нашому Чумацькому Шляху або галактики вздовж прямої видимості. Зображення: Національна астрономічна обсерваторія Японії.

Надмасивні чорні діри, виявлені в центрах галактик, можуть бути в мільйони або навіть мільярди разів більш масивними, ніж Сонце. Хоча на сьогодні вони є поширеними, незрозуміло, коли вони вперше утворилися, і скільки їх існувало в далекому ранньому Всесвіті. Надмасивна чорна діра стає видимою, коли вона обростає газом, змушуючи його блищати як "квазар". Попередні дослідження стосувалися лише дуже рідких, найбільш світимих квазарів і, відповідно, найбільш масивних чорних дір. Нові дослідження стосуються популяції слабших квазарів, що живляться чорними дірами з масами, порівнянними з більшістю чорних дір, що спостерігаються в сучасному всесвіті.

Бачення художником квазара. У центрі розташована надмасивна чорна діра, а гравітаційна енергія матеріалу, яким обростає чорна діра, випускається як світло. Зображення: Yoshiki Matsuoka.

Дослідницька група використовувала дані, отримані за допомогою найсучаснішого інструменту «Hyper Suprime-Cam» (HSC), встановленого на телескопі Subaru Національної астрономічної обсерваторії Японії, який розташований на вершині гори Маунакеа на Гаваях. HSC має гігантське поле огляду - 1,77 градуса, або в сім разів більше площі повного місяця, - він встановлений на одному з найбільших телескопів світу. Команда HSC проводить огляд неба протягом 300 ночей телескопічного часу, розподіленого на п'ять років.

Група обрала кандидатів на віддалені квазари з даних чутливого огляду HSC. Потім вони провели інтенсивну спостережну кампанію для отримання спектрів цих кандидатів, використовуючи три телескопи: Subaru, Gran Telescopio Canarias на острові Ла-Пальма на Канарських островах в Іспанії і Південний телескоп Gemini в Чилі. Огляд виявив 83 раніше невідомі дуже далекі квазари. Разом з 17 квазарами, вже відомими в регіоні дослідження, дослідники виявили, що існує приблизно одна надмасивна чорна діра на кубічний гіга-світловий рік - іншими словами, якщо ви розділите Всесвіт на уявні куби, на кожну зі сторін з яких приходиться по мільярду світлових років, то кожен куб міститиме одну надмасивну чорну діру.

100 квазарів, ідентифіковані з даних HSC. Перші сім рядків показують 83 нещодавно відкритих квазарів, а два нижні рядки представляють 17 раніше відомих квазарів у зоні дослідження. Вони здаються надзвичайно червоними через космічне розширення і поглинання світла в міжгалактичному просторі. Зображення: Національна астрономічна обсерваторія Японії.

Квазари у цьому дослідженні знаходяться на відстані 13 млрд світлових років від Землі; іншими словами, ми бачимо їх, як вони існували 13 мільярдів років тому. Оскільки Великий вибух стався 13,8 мільярда років тому, ми фактично озираємося в часі, спостерігаючи як ці квазари і надмасивні чорні діри з'явилися лише після 800 мільйонів років після створення (відомого) Всесвіту.

Загальновизнано, що водень у Всесвіті був колись нейтральним, але був "реіонізованим" - розділеним на складові протони і електрони - приблизно у той час, коли перші покоління зірок, галактик і надмасивних чорних дір народилися кілька сотень мільйонів років після Великого вибуху. Це віха космічної історії, але астрономи досі не знають, що дало неймовірну кількість енергії, необхідну для реіонізації. Переконлива гіпотеза припускає, що в ранньому Всесвіті було набагато більше квазарів, ніж їх виявлено, і саме їх інтегральне випромінювання реіонізувало Всесвіт.

"Проте, кількість квазарів, які ми спостерігали, показує, що це не так, - пояснив Роберт Луптон, випускник Прінстона, старший науковий співробітник в галузі астрофізичних наук. - Число виявлених квазарів значно менше, ніж потрібно для пояснення реіонізації". Тому реіонізація була викликана іншим джерелом енергії, швидше за все, численними галактиками, які почали формуватися в молодому Всесвіті.

Дане дослідження стало можливим завдяки провідним в світі спроможностям телескопу Subaru та інструменту HSC. "Квазари, які ми виявили, будуть цікавою темою для подальших спостережень з поточними та майбутніми можливостями, - сказав Йошікі Мацуока, колишній науковий співробітник Принстону, а зараз в Університеті Ехіме в Японії. - Ми також дізнаємося про формування і ранню еволюцію надмасивних чорних дір, шляхом порівняння виміряних значень щільності і розподілу світності з прогнозами теоретичних моделей".

Ґрунтуючись на досягнутих на цей час результатах, команда з нетерпінням чекає на виявлення ще більш віддалених чорних дір і відкриття найпершої надмасивної чорної діри у Всесвіті.

Читайте цікаві новини про космос в цьому розділі сайту OstanniPodii.

• Чорні діри
• Квазари