Астрономы нашли свидетельство самой далекой «замаскированной» черной дыры. Это первое обнаружение черной дыры, спрятанной под газом в настолько ранней истории космоса - 6% от нынешнего возраста Вселенной.
Сверхмассивные черные дыры, которые в миллионы и миллиарды раз массивнее нашего Солнца, обычно растут, притягивая вещество из окружающего диска. Быстрый рост генерирует большое количество радиации в очень маленькой области вокруг черной дыры. Ученые называют этот чрезвычайно яркий, компактный источник «квазаром».
Согласно современным теориям, плотное облако газа питается веществом от диска, окружающего сверхмассивную черную дыру во время раннего роста, который «маскирует» или скрывает большую часть яркого света квазара от наших глаз. По мере того как черная дыра поглощает вещество и становится более массивной, газ в облаке истощается, пока черная дыра и ее яркий диск не будут обнажены.
«Найти квазары в этой невидимой фазе чрезвычайно трудно, потому что большая часть их излучения поглощается и не может быть обнаружена современными приборами. Благодаря космической обсерватории Чандра и способности делать рентгеновские снимки через затемняющее облако мы думаем, что наконец-то добились успеха», - сказал Фабио Вито из Pontificia Universidad Católica de Chile в Сантьяго, Чили, который руководил исследованием.
Новое открытие сделано благодаря наблюдениям квазара PSO167-13, который был обнаружен в результате обзора Pan-STARRS. Оптические наблюдения этих и других исследований выявили около 180 квазаров, которые уже ярко светили, когда Вселенной было менее миллиарда лет, или около 8% от нынешнего возраста. Эти исследования были признаны эффективными только для обнаружения непокрытых черных дыр, поскольку обнаруживаемая ими радиация подавляется даже тонкими облаками газа и пыли. Поскольку PSO167-13 был частью этих наблюдений, ожидалось, что квазар также не будет виден.
Команда Вито смогла проверить эту идею, используя Чандру для наблюдения PSO167-13 и десяти других квазаров, открытых оптическими исследованиями. После 16 часов наблюдения были обнаружены только три рентгеновские частицы от PSO167-13, все с относительно высокими энергиями. Поскольку низкоэнергетические рентгеновские лучи поглощаются легче, чем высокоэнергетические, вероятное объяснение состоит в том, что квазар сильно прикрыт газом, что позволяет обнаруживать только высокоэнергетические рентгеновские лучи.
Особый интерес в PSO167-13 заключается в том, что галактика, в которой находится квазар, имеет близкую галактику-компаньон, видимую по данным, ранее полученным с помощью ALMA в Чили и космического телескопа Хаббла. Из-за их тесного разделения и слабого источника рентгеновских лучей команда не смогла определить, было ли недавно обнаруженное рентгеновское излучение связано с квазаром PSO167-13 или с ассоциированной галактикой.
Если рентгеновские лучи принадлежат известному квазару, астрономы должны объяснить, почему он сильно затенен рентгеновскими лучами, а не оптическим светом. Возможно причина в том, что между оптическими и рентгеновскими наблюдениями в течение трех лет произошло значительное и быстрое увеличение маскировки квазара.
С другой стороны, если вместо этой галактики генерируется рентгеновское излучение, это означает обнаружение нового квазара в непосредственной близости от PSO167-13. Эта пара квазаров была бы самой далекой из обнаруженных.
В обоих случаях квазар, обнаруженный Чандрой, будет самым отдаленным замаскированным, который когда-либо наблюдался на сегодняшний день, а именно через 850 миллионов лет после Большого взрыва. Предыдущий рекордсмен наблюдался в период 1,3 миллиарда лет после Большого взрыва.
«Мы подозреваем, что большинство черных дыр во вселенной скрыты: тогда крайне важно обнаружить и исследовать их, чтобы понять, как они могут быстро вырасти до массы миллиарда Солнц», - сказал соавтор Роберт Джилли из INAF в Болонье, Италия.
Подробнее:
http://chandra.harvard.edu/press/19_releases/press_080819.html
https://arxiv.org/abs/1906.04241
Источник: chandra.harvard.edu
