Международная команда исследователей под руководством ученых из Университета Васэда и Университета Тохоку обнаружила необычный квазар в ранней Вселенной. Он содержит одну из самых быстрорастущих сверхмассивных черных дыр, известных в этом масштабе масс.
Наблюдения на телескопе Субару выявили нарушающее правила сочетание явлений. Квазар демонстрирует чрезвычайно быстрое поглощение вещества, одновременно ярко сияя в рентгеновских лучах и производя сильное радиоизлучение от джета. Согласно многим теоретическим моделям, эти черты не должны сосуществовать. Неожиданное сочетание явлений предлагает новый взгляд на то, как сверхмассивные черные дыры росли в молодой Вселенной.
Чтобы проверить возможность такого экстремального роста в ранней Вселенной, команда использовала ближний инфракрасный спектрограф MOIRCS телескопа Субару. С его помощью ученые измерили движение газа вблизи квазара и оценили массу черной дыры по линии излучения магния. В результате команда обнаружила сверхмассивную черную дыру, существовавшую примерно 12 миллиардов лет назад. Скорость аккреции этой черной дыры, согласно рентгеновским наблюдениям, достигает примерно 13 пределов Эддингтона. Исследование опубликовано в журнале The Astrophysical Journal.
Особенно поразительным в этом объекте является его поведение в разных диапазонах волн. Во время сверхэддингтоновских фаз многие модели предсказывают, что структура внутреннего потока меняется таким образом, что может снизить наблюдаемое рентгеновское излучение, а джеты могут быть менее выраженными. Однако этот квазар ярко сияет как в рентгеновских, так и в радиоволнах, что указывает на его экстремальную скорость роста при одновременном поддержании активной короны и мощного джета. Неожиданное сочетание намекает на физические механизмы, еще не полностью учтенные современными моделями экстремальной аккреции и формирования джетов.
Команда предполагает, что объект, возможно, был зафиксирован во время короткоживущей переходной стадии — например, после внезапного всплеска притока газа. В этой картине быстрый всплеск аккреции мог перевести систему в сверхэддингтоновское состояние, в то время как яркая рентгеновская корона и сильный джет остаются одновременно активными в течение ограниченного времени, прежде чем система перейдет к более типичному режиму. Если это верно, данное открытие предлагает редкое окно для наблюдений за изменчивым во времени ростом черных дыр в ранней Вселенной — важный шаг к пониманию того, как массивные черные дыры собирались так быстро.
Сильное радиоизлучение квазара подразумевает наличие джета, достаточно энергичного, чтобы влиять на окружающую среду. Такие джеты могут впрыскивать энергию в галактику-хозяина, потенциально регулируя звездообразование и формируя совместную эволюцию галактик и черных дыр.
Ведущий автор исследования Сакико Обути из Университета Васэда заявила, что это открытие может приблизить ученых к пониманию того, как сверхмассивные черные дыры сформировались так быстро в ранней Вселенной. По ее словам, исследователи хотят выяснить, что питает необычно сильные рентгеновские и радиоизлучения, и скрывались ли подобные объекты в данных обзоров.
Обнаруженный квазар находится на расстоянии около 12 миллиардов световых лет. Это означает, что ученые наблюдают его таким, каким он был, когда возраст Вселенной составлял лишь около 1,8 миллиарда лет, пишет источник.
Читайте также: