Квазар, получивший название J0313-1806, выглядит таким, каким он был, когда Вселенной было всего 670 миллионов лет, и дает астрономам ценную информацию о том, как массивные галактики и сверхмассивные черные дыры в их ядрах образовались в ранней Вселенной. Ученые представили свои выводы собранию Американского астрономического общества, которое сейчас проходит виртуально, и в документе, принятом в Astrophysical Journal Letters.
Новое открытие побило предыдущий рекорд расстояния для квазара, установленный три года назад.
Наблюдения с помощью большой миллиметровой / субмиллиметровой антенной решетки Атакамы (ALMA) в Чили подтвердили высокую точность измерения расстояния.
Квазары возникают, когда мощная гравитация сверхмассивной черной дыры в ядре галактики втягивает окружающий материал, который формирует вращающийся диск из перегретого материала вокруг черной дыры.
Процесс высвобождает огромное количество энергии, делая квазар чрезвычайно ярким, часто затмевая остальную часть галактики.
Черная дыра в ядре J0313-1806 вдвое массивнее, чем у предыдущего рекордсмена, и этот факт дает астрономам ценную информацию о таких черных дырах и их влиянии на их родительские галактики.
«Это самое раннее свидетельство того, как сверхмассивная черная дыра влияет на галактику вокруг нее», – сказал Файги Ван, научный сотрудник Хаббла из обсерватории стюарда Аризонского университета и руководитель исследовательской группы. "Из наблюдений за менее далекими галактиками мы знаем, что это должно произойти, но мы никогда не видели, чтобы это происходило так рано во Вселенной."
По словам астрономов, огромная масса черной дыры J0313-1806 на столь раннем этапе истории Вселенной исключает две теоретические модели образования таких объектов. В первой из этих моделей отдельные массивные звезды взрываются как сверхновые и коллапсируют в черные дыры, которые затем сливаются в более крупные черные дыры.
Во втором случае плотные скопления звезд коллапсируют в массивную черную дыру. В обоих случаях, однако, процесс занимает слишком много времени, чтобы образовать черную дыру такой же массивной, как дыра в J0313-1806, к тому возрасту, в котором мы ее видим.
«Это говорит вам о том, что независимо от того, что вы делаете, семя этой черной дыры должно было образоваться с помощью другого механизма», – сказал Сяохуэй Фань, также из Университета Аризоны. "В данном случае это механизм, который включает огромное количество первичного холодного газообразного водорода, которое непосредственно коллапсирует в зародышевую черную дыру."
Наблюдения ALMA J0313-1806 предоставили заманчивые подробности о родительской галактике квазара, которая формирует новые звезды в 200 раз быстрее, чем наш Млечный Путь. «Это относительно высокая скорость звездообразования в галактиках схожего возраста, и это указывает на то, что родительская галактика квазара растет очень быстро», – сказал Цзинььи Ян, второй автор отчета, который является Питером А. Научный сотрудник Стритматтерского университета Аризоны.
Яркость квазара указывает на то, что черная дыра поглощает эквивалент 25 Солнца каждый год. По словам астрономов, энергия, выделяемая при таком быстром питании, вероятно, приводит в действие мощный поток ионизированного газа, движущийся примерно со скоростью 20 процентов от скорости света.
Считается, что именно такие оттоки в конечном итоге останавливают звездообразование в галактике.
«Мы думаем, что эти сверхмассивные черные дыры стали причиной того, что многие из больших галактик в какой-то момент перестали формировать звезды», – сказал Фан. «Мы наблюдаем это« угасание »в более позднее время, но до сих пор мы не знали, насколько рано этот процесс начался в истории Вселенной.
Этот квазар – самое раннее свидетельство того, что тушение могло происходить в очень ранние времена."
Этот процесс также приведет к тому, что черная дыра останется без еды и остановит ее рост, отметил Фан.
Помимо ALMA, астрономы использовали 6.5-метровый телескоп Magellan Baade, телескоп Gemini North и W.M. Обсерватория Кека на Гавайях и телескоп Gemini South в Чили.
Астрономы планируют продолжить изучение J0313-1806 и других квазаров с помощью наземных и космических телескопов.
Национальная радиоастрономическая обсерватория – объект Национального научного фонда, управляемый в соответствии с соглашением о сотрудничестве Associated Universities, Inc.