Астрономы, использующие Очень Большой Телескоп (VLT), наблюдали облака холодного газа, окружающие одну из первых галактик во Вселенной. Эти газовые гало являются отличным источником пищи для сверхмассивных черных дыр в центрах подобных галактик галактик, которые мы наблюдаем сейчас такими, какими они были 12,5 миллиардов лет назад. Эти запасы пищи могут объяснить, как эти космические монстры росли так быстро в ранний период истории вселенной.
«Впервые в истории мы смогли доказать, что у первых галактик было достаточно пищи в их окрестностях, чтобы обеспечить быстрый рост сверхмассивных черных дыр и интенсивного звездообразования», - говорит Эмануэле Паоло Фарина из Института Макса Планка в Гейдельберге, который возглавлял исследование. Результаты были опубликованы сегодня в Astrophysical Journal. «Это фундаментальная часть головоломки, которая позволяет нам моделировать, как космические структуры образовались более 12 миллиардов лет назад».
Астрономы долго задавались вопросом, как сверхмассивные черные дыры могли так быстро достичь своего огромного размера после Большого взрыва. «Наличие этих ранних миллиардов солнечных масс является для нас огромной загадкой», - говорит Фарина. Это означает, что первые черные дыры, которые могли образоваться при коллапсе первых звезд, должны были расти очень быстро. Однако до сих пор астрономам не удалось увидеть «пищу для этих черных дыр» - газ и пыль - в достаточных количествах, чтобы объяснить этот быстрый рост.
Более того, предыдущие наблюдения с ALMA показали большое количество газа и пыли в этих первых галактиках, используемых для интенсивных процессов звездообразования. Исследователи пришли к выводу, что для черных дыр должно оставаться мало газа и пыли.
Чтобы решить эту загадку, Фарина и его коллеги использовали инструмент MUSE, установленный на Очень Большом Телескопе (VLT) в чилийской пустыне Атакама, для изучения квазаров - чрезвычайно ярких объектов, питаемых сверхмассивными черными дырами, расположенными в центрах массивных галактик. В ходе исследования был проанализирован 31 квазар, которые были замечены сегодня такими, какими они были 12,5 миллиардов лет назад, когда Вселенной было всего около 870 миллионов лет. Это один из самых больших образцов квазаров с этого этапа истории Вселенной.
Астрономы обнаружили, что 12 квазаров окружены огромным количеством газа: гало холодного, плотного газообразного водорода, простирающегося на 100 000 световых лет от центральных черных дыр и и обладающего массой в миллиарды миллиардов солнечных масс. Группа ученых из Германии, США, Италии и Чили также обнаружила, что эти газовые гало тесно связаны с галактиками, что делает их идеальным источником вещества для возбуждения как сверхмассивных черных дыр, так и интенсивных процессов звездообразования.
Исследование стало возможным благодаря исключительной чувствительности прибора MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer), установленного на VLT, который, по словам Фарины, «меняет правила игры» при изучении квазаров. «Всего за несколько часов на цели мы смогли исследовать окрестности самых массивных и прожорливых черных дыр в ранней вселенной», - добавляет он. Хотя квазары чисты, газовые ресурсы вокруг них гораздо сложнее наблюдать. Тем не менее, MUSE смог обнаружить деликатное свечение газообразного водорода в гало, поэтому астрономы смогли увидеть запасы пищи для сверхмассивных черных дыр в ранней Вселенной.
В будущем, чрезвычайно большой телескоп (ELT) позволит ученым открыть еще больше деталей о галактиках и сверхмассивных черных дырах в первые несколько миллиардов лет после Большого взрыва.
Источник: ESO
