Квазары, одни из самых светящихся объектов во Вселенной, представляют собой активные ядра галактик, питаемые сверхмассивными черными дырами. Излучение этих объектов помогает астрономам изучать структуру Вселенной на ранних этапах развития, но мощный радиоджет от недавно открытого экстремально яркого квазара J1601+3102 ставит под сомнение существующие представления о «космической заре».
Сверхмассивные черные дыры, предположительно находящиеся в центрах большинства галактик, создают аккреционный диск из окружающего их вещества. При падении материи с дисков на черные дыры часть ее выбрасывается со стороны полюсов космических «монстров», образуя узкие струи плазмы, называемые также джетами. Джеты вырываются от черных дыр со скоростью, близкой к скорости света, и их протяженность может быть многочисленными световыми годами.
Например, ранее обнаруженныйАстрофизики считают, что два потока заряженных частиц длиной 23 миллиона световых лет, обнаруженные ими в Порфирионе, могут влиять на распределение материи и магнитных полей в космической паутине.
Однако результаты нового исследования, представленногоНа сервере препринтов Корнеллского университета (США) сообщили о том, что чрезвычайно яркий квазар J1601+3102, который астрономы наблюдают в состоянии примерно 12,5 миллиардов лет назад, испускает мощные радиоджеты протяженностью более 200 тысяч световых лет.
Ранее считалось, что плотное реликтовое излучение, равномерно заполняющее Вселенную тепловым излучением, возникшим в эпоху первичной рекомбинации водорода на высоких красных смещениях, отнимает у струй энергию и не позволяет им распространяться дальше от родительских галактик.
Два радиоджета — мощных выброса энергии и частиц — по обе стороны центральной черной дыры квазара, наблюдаемого на частоте 144 МГц с субсекундным разрешением с помощью радиотелескопа LOFAR, эту потерю преодолели.
Международная группа учёных под руководством астронома Анниек Джоан Глудеманс из Обсерватории Джемини считает, что причина явления кроется в благоприятных условиях окружающей среды во время формирования квазара J1601+3102. Эти условия позволили избежать колоссальной потери энергии. Квазар образовался когда Вселенной было не более миллиарда лет.
Считали, что длинные радиоджеты в ранней Вселенной ослаблялись из-за взаимодействия с реликтовым излучением. Сейчас же наблюдается ствол огромных размеров. Это открытие ставит под сомнение наше представление о формировании таких структур, — сказал Глудеманс.
Команда учёных применила ближний инфракрасный спектрограф Джемини (GNIRS), чтобы исследовать ультрафиолетовый спектр квазара и определить массу его центральной сверхмассивной черной дыры.
Исследования выявили, что масса космического объекта равна приблизительно 450 миллионам масс Солнца, что по сравнению с другими удаленными квазарами считается небольшим размером. Астрономы считают это доказательством того, что для возникновения мощных джетов не обязательно наличие сверхмассивных черных дыр.
Этот необычный квазар накапливал вещество почти наполовину предела Эддингтона. Это указывает на стремительный рост черной дыры.
Авторы открытия считают, что оно поможет не только лучше понять эволюцию галактик и рост черных дыр в ранней Вселенной, но и может привести к пересмотру моделей, предсказывающих ограниченную активность радиоджетов из-за взаимодействия с реликтовым излучением.
Исследователи не исключают существенного влияния струй на формирование ранней Вселенной. Астрономы планируют провести последующие наблюдения с помощью радиотелескопов нового поколения, например, Square Kilometre Array (SKA), что даст возможность изучить «детство» Вселенной с высокой точностью.