Ветры черных дыр уже не такие, как когда-то

В течение первых миллиардов лет существования Вселенной ветры, дующие от сверхмассивных черных дыр в центрах галактик, были гораздо более частыми и мощными, чем наблюдаемые в современных галактиках, примерно через 13 миллиардов лет. Те ветра были настолько мощными, что замедляли рост сверхмассивных черных дыр, от которых они происходили.

Таковы результаты исследования под руководством трех ученых из Итальянского национального института астрофизики (INAF) в Триесте, опубликованные на днях в журнале Nature.

Работа основана на наблюдениях 30 квазаров, полученных с помощью Очень большого телескопа (VLT) в Паранальской обсерватории в Чили.

Квазары – это чрезвычайно яркие точечные источники в ядрах далеких галактик, излучение которых возникает из-за интенсивной активности центральных сверхмассивных черных дыр, всасывающих окружающую материю. Галактики-хозяева этих квазаров наблюдались во время космического рассвета, когда возраст Вселенной составлял от 500 миллионов до 1 миллиарда лет.

"Впервые мы измерили часть квазаров в молодой Вселенной, демонстрирующих ветры черных дыр", - говорит Мануэла Бишетти, научный сотрудник INAF в Триесте и первый автор нового исследования. "В отличие от того, что мы наблюдаем в ближайшей к нам Вселенной, мы обнаружили, что ветры черных дыр в молодой Вселенной встречаются очень часто, имеют высокую скорость, достигающую 17 процентов от скорости света, и вбрасывают большое количество энергии в галактику-хозяина".

Около половины наблюдаемых в этом исследовании квазаров демонстрируют ветры черных дыр, которые намного чаще встречаются и в 20 раз мощнее тех, которые известны в квазарах ближайшего космоса, когда возраст Вселенной составлял примерно 4 миллиарда лет.

"Наблюдения за черными дырами в молодой Вселенной показывают, что они растут гораздо быстрее, чем их галактики-хозяева, тогда как в локальной Вселенной черные дыры и галактики коэволюционируют", - добавляет соавтор исследования Кьяра Ферульо, сотрудник INAF. "Это значит, что в какой-то момент во Вселенной должен был сработать механизм, замедляющий рост черных дыр. Наши наблюдения позволили нам идентифицировать этот механизм в ветрах черных дыр, производимых, когда возраст Вселенной составлял 0,5-1 миллиард лет".

Новости по подобной теме:

		В ранней Вселенной найдена черная дыра, поглощающая материю гораздо быстрее, чем теоретически возможно
		Астрономы обнаружили древние одинокие квазары с непонятным происхождением
		Черная дыра уничтожает звезду и уже взялась за другую

Таким образом, энергия, выделяемая ветрами, могла остановить дальнейшую аккрецию материи на черную дыру, замедлить ее рост и положить начало фазе "общей эволюции" между черной дырой и содержащей ее галактикой.

"Это исследование позволило нам определить эпоху в истории Вселенной, когда влияние ветров черных дыр стало значительным", - добавляет Бишетти. "Это оказывает большое влияние на наши знания о начальных фазах роста черных дыр и их галактик-хозяев, устанавливая сильные ограничения на модели, описывающие формирование первых галактик".

Совершенно неожиданное открытие стало возможным благодаря высококачественным данным, полученным с помощью прибора Xshooter, установленного на VLT в рамках обширной программы Европейской южной обсерватории, включающей около 250 часов наблюдений.

"Квазары - одни из самых ярких объектов, наблюдаемых в ранней Вселенной, но из-за своего расстояния они довольно тусклые с точки зрения наблюдаемой величины", - объясняет соавтор работы Валентина Д′Одорико из INAF, сотрудница Scuola Normale Superiore (SNS) в Пизе. и глава программы наблюдений, на которой основано исследование. "Большие затраты времени на наблюдение этих объектов и уникальные возможности X-shooter в плане эффективности, охвата длин волн и разрешение позволили нам получить спектры очень хорошего качества, что позволило этот интересный результат".

"У нас уже несколько лет есть основания полагать, что черные дыры в миллиард раз массивнее Солнца... могут запускать мощные ветры, несущиеся со скоростью, равной 20% от скорости света, в свое окружение", - добавляет Андреа Феррара, профессор Scuola Normale Superiore и соавтор исследования. "Сегодня у нас есть подтверждение этому благодаря данным, полученным с помощью европейского телескопа командой с сильным итальянским оттиском и лидерством. SNS внесла свой вклад в теоретическую интерпретацию. Открытие этих поразительных галактических ветров в столь отдаленные времена могло иметь огромные и пока не изученные последствия для рождения и эволюции галактик, подобных нашей. Мы будем решать эти вопросы в ходе продолжения этого исследования".

Программа сначала не предназначалась для этой научной цели, а изучала преимущественно межгалактический газ в ранней Вселенной. По информации, полученной от ближайших квазаров, считалось, что такие ветры встречаются редко. "К счастью, мы говорили, что поскольку эти особенности усложняют реконструкцию собственного излучения квазара, они были нежелательны для астрономов нашей коллаборации, изучающих межгалактическую среду вдоль линии визирования", - говорит Д′Одорико. "Неожиданно мы обнаружили, что эти ветра очень распространены в молодой Вселенной, что усложнило наш анализ, но дало нам возможность выявить очень важный результат".

! Читайте еще интересные новости о космосе на сайте или следите за ними на Facebook.

• Черные дыры
• Квазары