Исследователи выявили корреляцию между темной материей и активацией квазаров — очень светящихся центральных галактических областей. Это открытие позволяет предположить, что гало темной материи могут играть решающую роль в питании сверхмассивных черных дыр. Изучая это взаимодействие, ученые надеются пролить свет на то, как галактики и их светящиеся ядра развивались с течением времени.
Темная материя, хотя и невидимая и загадочная, играет важнейшую роль в структуре и динамике Вселенной. Ее присутствие, обнаруживаемое в основном по гравитационному воздействию на галактики, заставило ученых задуматься о ее влиянии на другие космические явления.
Недавно группа астрономов под руководством Токийского университета выявила потенциальную связь между темной материей и квазарами — чрезвычайно светящимися небесными объектами, источником энергии которых являются сверхмассивные черные дыры. Это открытие может дать новое представление о том, как формировались и эволюционировали галактики и их активные ядра на протяжении многих веков. Исследование опубликовано в журнале .
Квазары, подпитываемые темной материей
В каждой галактике, в ее туманном центре, находится сверхмассивная черная дыра — астрофизическое образование, масса которого в миллионы и даже миллиарды раз превышает массу Солнца. Эти космические монстры не всегда «активны». Однако когда они накапливают достаточное количество вещества, то начинают «загораться», вызывая интенсивное световое шоу. Эти светящиеся явления мы называем квазарами. Они светят настолько ярко, что могут затмить свет всех звезд галактики, в которой они находятся, вместе взятых.
Но что вызывает эту активацию? Последние исследования позволяют предположить, что ответ на этот вопрос кроется в таинственной темной материи. Вокруг каждой галактики существует невидимое гало этой загадочной материи. Эти гало темной материи, или DMH, играют, по-видимому, решающую роль в направлении материи к центру галактики.
Выступая в роли своеобразного «проводника», они направляют вещество к сверхмассивной черной дыре. Когда к черной дыре направляется достаточное количество вещества, она активизируется, порождая квазар. Авторы впервые «взвесили» гало темной материи, окружающее активные сверхмассивные черные дыры в светящихся ядрах древних галактик.
Измерение темной материи: задача решена
Измерение массы гало темной материи (DMH) — сложная задача, главным образом потому, что темная материя не проявляет себя через обычные электромагнитные сигналы. Поэтому ученым приходится использовать косвенные методы. Одним из таких методов является наблюдение гравитационного воздействия темной материи на свет, излучаемый удаленными объектами, — явление, известное как «гравитационное линзирование». Когда свет от удаленного источника, например звезды или галактики, проходит вблизи массивного скопления темной материи, его траектория отклоняется. Изучая эти отклонения, исследователи могут сделать вывод о наличии и количестве темной материи.
Что касается квазаров, то их исключительная светимость дает астрономам уникальное преимущество. В активном состоянии эти сверхмассивные черные дыры испускают огромное количество излучения, делая видимыми окружающие области и позволяя вести детальные наблюдения. Наблюдая за тем, как свет от квазаров подвергается гравитационному воздействию на пути к Земле, ученые смогли сделать вывод о наличии гало темной материи, окружающей эти квазары. Таким образом, впервые удалось «взвесить» эти невидимые гало вокруг древних галактик, что открывает новый путь к пониманию распределения и природы темной материи во Вселенной.
Темная материя, неизменная во времени
Полученные результаты удивили команду. Профессор Нобунари Кашикава, ведущий автор работы, поясняет в пресс-релизе: «Мы обнаружили, что масса DMH квазаров довольно постоянна и составляет примерно в 10 000 млрд. раз больше массы нашего Солнца. Подобные измерения были проведены для более поздних DMH вокруг квазаров, и эти измерения удивительно похожи на те, которые мы проводим для более старых квазаров. Это интересно, поскольку позволяет предположить, что существует характерная масса DMH, которая, по-видимому, активизирует квазар, независимо от того, произошло ли это миллиарды лет назад или сейчас«.
Это неожиданное откровение. При наблюдении за Вселенной большинство явлений, будь то звездные, галактические или более масштабные, демонстрируют значительные изменения во времени. Образование звезд, слияние галактик и расширение самой Вселенной — все эти явления демонстрируют меняющиеся темпы и поведение в различные космические периоды.
На фоне этой общей тенденции к изменению выделяется очевидная стабильность DMH вокруг квазаров. Это постоянство может дать ценные сведения о законах, лежащих в основе космологии. Если механизм активации квазаров настолько стабилен, это может означать, что определенные процессы или начальные условия во Вселенной определили это постоянство. Понимание этого механизма и его устойчивости перед лицом космических изменений может пролить свет на другие аспекты эволюции Вселенной — от формирования первых структур до современной динамики галактик и скоплений.
Международные наблюдательные проекты, такие как американская обсерватория Vera C. Rubin и космический спутник Euclid, запущенный ЕС, могут помочь составить более полную картину взаимоотношений между галактиками и сверхмассивными черными дырами.