Астрономы выявили в ранней Вселенной «переходный объект», соединяющий обычные галактики и квазары. По предварительным данным, это формирующаяся сверхмассивная черная дыра, возраст которой на момент образования составлял всего 750 миллионов лет.
По мнению ученых, сверхмассивные черные дыры возникают в течение миллиардов лет, в процессе слияния с другими черными дырами и поглощения окружающей материи. Однако, такие колоссальные объекты обнаруживаются даже в ранней Вселенной. Астрономы предлагают различные гипотезы о том, каким образом первые сверхмассивные черные дыры могли образоваться за относительно короткий промежуток времени, если брать астрономические масштабы. Возможно, недавнее открытие прольет свет на этот вопрос.
«Обнаруженный объект служит связующим звеном между двумя редкими популяциями небесных объектов – пыльными галактиками, где происходит активное звездообразование (DSFGs) и яркие квазары. С его помощью нам удастся разобраться, как в ранней Вселенной могли быстро формироваться сверхмассивные черные дыры», — комментирует Сейджи Фуджимото (Seiji Fujimoto), постдокторант из Института Нильса Бора, входящего в состав Копенгагенского университета. Международная группа исследователей представила результаты исследования опубликовала в журнале Nature.
Квазары относятся к наиболее мощным источникам радиоизлучения, обнаруженным во Вселенной. Благодаря изображениям, полученным с телескопа «Хаббл» и других передовых инструментов, ученые установили, что квазары всегда располагаются в центрах галактик. Считается, что квазары представляют собой сверхмассивные черные дыры, интенсивно аккрецирующие вещество из окружающей среды. При падении в черную дыру вещество нагревается вследствие трения и начинает излучать яркий свет.
На момент формирования объекта GNz7q, современный вид Вселенной сформировался 750 миллионов лет назад. Она расположена в центре галактики, где находятся звезды рождаются в 1600 раз быстрее, чем в Млечном пути. Галактика и объект ярко светятся в инфракрасном и ультрафиолетовом диапазонах. Такое свечение не может быть вызвано одной лишь галактикой, но отчасти совпадает с паттерном излучения от активной черной дыры.
Как правило, границы аккреционного диска, окружающего черную дыру, испускают ультрафиолетовое излучение, а центральная область – рентгеновское. В галактике с объектом GNz7q «Телескоп «Хаббл» зарегистрировал ультрафиолетовое излучение, однако не зафиксировал рентгеновское. Это указывает на то, что центр галактики по-прежнему заслонен нагретой пылью, которая и является причиной инфракрасного свечения. Внешние же области уже не содержат этой пыли.
Полученные результаты в полной мере соответствуют теоретическим представлениям о процессе создания первых сверхмассивных черных дыр. Как объясняет астрофизик Гэбриэль Браммер (Gabriel Brammer) из Института Нильса Бора, «теоретики предсказывали, что такие черные дыры росли очень быстро: в пыльной звездообразующей галактике появлялся компактный объект, красный из-за окружающей пыли, но, отбросив пыль и газ, он становился ясным и ярким».
Ранее астрономы регистрировали мощные квазары в ранней Вселенной, но впервые удалось обнаружить квазар, находящийся в процессе своего становления.
Любопытно, что объект GNz7q нашелся в центре хорошо изученного кусочка неба, так называемого Hubble GOODS North field. Обнаружить его стало возможным благодаря наличию детальной базы данных, охватывающей широкий спектр частот. Сейчас специалисты намереваются проводить поиск аналогичных объектов, используя целенаправленный подход GNz7q, включая информацию, которую предоставит космический телескоп «Джеймс Уэбб».