Группа астрономов из Аризонского университета открыла самый далекий квазар во Вселенной, сформировавшийся всего через 670 млн лет после Большого взрыва. В его центре находится сверхмассивная черная дыра в 1,6 млрд раз тяжелее Солнца.
Квазар получил название J0313-1806. Он находится на расстоянии более 13 млрд световых лет от Земли в созвездии Эридана. Расстояние ученые определили при помощи радиотелескопов ALMA в чилийской пустыне Атакама, телескопа Magellan Baade в обсерватории Лас-Кампанас, телескопов Gemini в Чили и на Гавайях, а также оборудования обсерватории WM Keck.
Считается, что квазары возникают из-за поглощения сверхмассивными черными дырами окружающей материи, такой как газ или звезды, в результате чего формируется аккреционный диск, который вращается вокруг черной дыры. В процессе высвобождается огромное количество энергии, из-за которого квазар становится одним из самых ярких объектов в космосе, как правило, затмевая родительскую галактику.
Хотя J0313-1806 находится всего на 20 миллионов световых лет дальше, чем предыдущий рекордсмен (ULAS J1342+0928, который расположен в созвездии Волопаса), новый квазар содержит сверхмассивную черную дыру в два раза тяжелее.
«Это самое раннее свидетельство того, как сверхмассивная черная дыра влияет на галактику вокруг нее, — отметил ведущий автор статьи Ван Фейге из обсерватории Стюарда Аризонского университета. — Мы никогда не видели, чтобы это происходило во Вселенной так рано».
На сегодня существует две общепринятых гипотезы образования сверхмассивной черной дыры. В соответствии с первой теорией, звезды взрываются и коллапсируют в черные дыры, которые впоследствии сливаются в сверхмассивные черные дыры. В соответствии со второй гипотезой, плотные скопления звезд с самого начала коллапсируют в массивную черную дыру. Однако недавно обнаруженный квазар образовался так рано, что его появление исключает обе модели образования сверхмассивных черных дыр. Команда подсчитала, что если бы черная дыра в центре квазара образовалась уже через 100 млн лет после Большого взрыва и росла с максимально возможной скоростью, ее масса на сегодняшний день все равно не превышала бы 10 тыс. масс Солнца.
«Это говорит о том, что, эта черная дыра должна была образоваться с помощью другого механизма, — указывает соавтор Сяохуэй Фань, младший руководитель отдела астрономии Аризонского университета. — В данном случае огромные количества холодного газообразного водорода непосредственно коллапсировали в зародыш черной дыры».
Этот механизм не требует существования полноценных звезд в качестве материала для поглощения. По мнению ученых, это единственное объяснение, как сверхмассивная черная дыра квазара могла вырасти до 1,6 млрд солнечных масс так быстро.
Как указывают исследователи, родительская галактика квазара формировала звезды в 200 раз быстрее, чем Млечный Путь, а сверхмассивная черная дыра в ее центре поглощает в среднем 25 солнечных масс в год. Такие быстрые процессы приводят в действие поток газа, который движется со скоростью одной пятой от скорости света. Отток газа, который служит сырьем для образования звезд, в итоге становится причиной, по которой галактики перестают производить новые звезды, считают исследователи.
«Мы думаем, что эти сверхмассивные черные дыры стали причиной того, что многие из больших галактик в какой-то момент перестали образовывать звезды. Мы наблюдали подобное угасание в более позднее время, но до сих пор мы не знали, насколько рано этот процесс начался в истории Вселенной. Этот квазар является свидетельством того, что угасание могло происходить в очень ранние времена», — отмечают астрономы.
Исследователи рассчитывают обнаружить еще несколько квазаров того же периода времени с помощью космического телескопа НАСА Джеймса Уэбба, запуск которого запланирован на 2021 год.
