Квазары, впервые обнаруженные в 1960-х годах, являются самыми яркими объектами во Вселенной. Их свечение обеспечивают сверхмассивные черные дыры, которые буквально всасывают окружающее вещество. Падая внутрь под действием чудовищной гравитации, материя образует вращающийся диск и разогревается до экстремальных температур. В результате квазар может излучать в сотни и тысячи раз больше света, чем целая галактика из ста миллиардов звезд.
Раскаленный диск испускает мощное ультрафиолетовое излучение. Проходя через облака высокоэнергетических частиц вблизи черной дыры — эта область называется короной — ультрафиолетовые лучи накапливают энергию и превращаются в рентгеновское излучение. Астрономы давно знают, что оба типа излучения тесно связаны: чем ярче ультрафиолет, тем более интенсивное рентгеновское свечение его сопровождает. Эта закономерность, установленная почти пятьдесят лет назад, считалась универсальной и предполагала, что структура материи вокруг черных дыр одинакова везде и была такой во все эпохи.
Однако новое исследование показало, что в молодой Вселенной — когда ей было примерно вдвое меньше лет, чем сейчас, — соотношение между ультрафиолетовым и рентгеновским излучением квазаров заметно отличалось от того, что наблюдается у близких к нам объектов. Это указывает на изменения во взаимодействии аккреционного диска и короны за последние примерно 6,5 миллиардов лет.
«Подтверждение того, что связь между рентгеновским и ультрафиолетовым излучением не является универсальной на протяжении всего времени существования Вселенной, весьма неожиданно и ставит под вопрос наше понимание того, как растут и эволюционируют сверхмассивные черные дыры», — отметил соавтор работы, доктор Антонис Георгакакис.
Для анализа ученые объединили свежие данные рентгеновского телескопа eROSITA с архивными наблюдениями обсерватории XMM-Newton Европейского космического агентства. Это позволило оценить излучение исключительно большой выборки квазаров.
Результаты важны для космологии: представление о неизменности окружения черных дыр лежит в основе методов, которые используют квазары как постоянные для измерения расстояний во Вселенной и изучения темной материи и темной энергии. Будущие наблюдения eROSITA позволят проверить, отражают ли обнаруженные изменения реальную физическую эволюцию черных дыр или они связаны с особенностями сбора данных.
Ранее ученые обнаружили, что вселенная является асимметричной.