Астрономія
Астрономія

Новий найвіддаленіший квазар містить неочікувано масивну чорну діру

Астрономи знайшли квазар із значенням червоного зсуву z = 7,642, що робить його найбільш віддаленим серед усіх зафіксованих на сьогодні. Він існував, коли вік Всесвіту становив лише 670 мільйонів років. Маса його чорної діри складає 1,6 мільярдів сонячних мас, що становить серйозний виклик для теоретичних моделей зростання чорних дір. Препринт відповідної статті доступний на сайті arXiv.org.

Що відомо про квазари з великим червоним зсувом?

Випромінювання, створене віддаленими об’єктами, змінює довжину своїх хвиль внаслідок прискореного розширення Всесвіту. Таке явище отримало назву червоного зсуву. Чим більше його значення, тим далі у просторі та часі знаходиться об’єкт. Для космології особливо важливі квазари із високим червоним зсувом (z > 7). Квазари є одними з найяскравіших об'єктів у Всесвіті та представляють собою активні ядра галактик, у яких надмасивні чорні діри активно роздирають навколишній матеріал.

Дослідження таких квазарів вказує на те, що міжгалактичне середовище нейтральне при z ≥ 7, але сильно іонізоване при z ≤ 6. Таким чином, астрономи можуть визначити межі для епохи реіонізації. Крім того, найперші надмасивні чорні діри, що лежать в основі найвіддаленіших квазарів, мають вирішальне значення для розуміння механізмів формування першого покоління «зародків» чорних дір. Після десятиліття пошуків астрономи зафіксували більше 50 квазарів при значеннях червоного зсуву від 6,5 до 7. Однак вибірка квазарів при z > 7 все ще дуже обмежена: наразі відомо лише 7 таких об’єктів, і тільки два з них мають значення z = 7,5.

Що відшукали вчені?

Дослідники знайшли квазар J0313–1806 зі значенням червоного зсуву z = 7,642. Це найвіддаленіший такий об’єкт серед усіх зафіксованих на сьогодні. Він має високу світність та містить чорну діру масою 1,6 мільярдів сонячних мас. Існування настільки масивної чорної діри лише через 670 мільйонів років після Великого вибуху накладає сильні обмеження на моделі формування «зародків» чорних дір.

Художнє зображення J0313–1806. NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva

Художнє зображення J0313–1806. NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva

Крім того, навколо надмасивної чорної діри містяться потоки розігрітого газу, максимальна швидкість яких сягає до 20% швидкості світла. Галактика, у якій знаходиться квазар, формує 200 сонячних мас зірок на рік. Вона вже містить велику кількість пилу, маса якого становить 70 мільйонів мас Сонця.

На думку авторів дослідження, релятивістські потоки квазара та швидка фаза росту надмасивної чорної діри у поєднанні з інтенсивною активністю утворення зірок у галактиці роблять J0313–1806 ідеальною мішенню для подальшого дослідження за допомогою комплексу ALMA та майбутнього телескопа імені Джеймса Вебба.


Нещодавно астрономи відшукали найвіддаленіший блазар, особливий тип квазара, та виявили його яскравий джет завдовжки у 1600 світлових років. Крім того, телескоп VLT помітив шість галактик навколо квазара у ранньому Всесвіті.