Пыльный, компактный объект, соединяющий галактики и квазары на космической заре
AstroNews.ru - 13 Апреля 2022 22:03:04
Международная группа астрофизиков под руководством Института Нильса Бора, Копенгагенского университета и Технического университета Дании выявила далекий объект, свойства которого находятся между свойствами галактики и так называемого квазара. Объект может рассматриваться как предок сверхмассивной черной дыры, и он родился относительно скоро после Большого взрыва. Моделирование показало, что такие объекты должны существовать, но это первое фактическое открытие.
"Обнаруженный объект соединяет две редкие популяции небесных объектов, а именно пылевые звездные вспышки и светящиеся квазары, и тем самым открывает новый путь к пониманию быстрого роста сверхмассивных черных дыр в ранней Вселенной", - говорит Сейджи Фуджимото, постдокторант Института Нильса Бора Копенгагенского университета.
Открытие может быть приписано космическому телескопу Хаббл, находящемуся в совместном ведении ЕКА и НАСА. Благодаря своему расположению в космосе, телескоп может заглянуть дальше в глубины Вселенной, чем это было бы возможно на земле. А в астрономии возможность заглянуть дальше означает возможность наблюдать явления, происходившие в более ранние космические периоды, поскольку свет и другие виды излучения проходят больший путь, чтобы достичь нас.
Недавно найденный объект, названный командой GNz7q, родился через 750 миллионов лет после Большого взрыва, который принято считать началом Вселенной, какой мы ее знаем. Поскольку Большой взрыв произошел около 13,8 миллиарда лет назад, GNz7q возник в эпоху, известную как "космический рассвет".
Тайна сверхмассивных черных дыр
Открытие связано с определенным типом квазаров. Квазары, также известные как квазизвездные объекты, являются чрезвычайно светящимися объектами. Изображения, полученные с помощью "Хаббла" и других современных телескопов, показали, что квазары возникают в центрах галактик. Галактика-хозяин GNz7q является интенсивно звездообразующей галактикой, формирующей звезды со скоростью в 1600 раз быстрее, чем наша собственная галактика Млечный Путь. Звезды, в свою очередь, создают и нагревают космическую пыль, заставляя ее светиться в инфракрасном диапазоне до такой степени, что хозяин GNz7q по эмиссии пыли светится ярче, чем любой другой известный объект в этот период космической зари.
В последние годы выяснилось, что светящиеся квазары питаются сверхмассивными черными дырами с массами от миллионов до десятков миллиардов солнечных масс, окруженными огромным количеством газа. По мере того как газ падает к черной дыре, он нагревается из-за трения, что и обеспечивает огромный светящийся эффект.
"Понимание того, как сверхмассивные черные дыры формируются и растут в ранней Вселенной, стало главной загадкой. Теоретики предсказывали, что эти черные дыры проходят раннюю фазу быстрого роста: из сильно запыленной звездной галактики появляется компактный объект, затем переходит в незапыленный светящийся компактный объект путем выброса окружающего газа и пыли", - объясняет доцент Габриэль Браммер, Институт Нильса Бора.
"Хотя светящиеся квазары уже были обнаружены даже в самые ранние эпохи существования Вселенной, переходная фаза быстрого роста как черной дыры, так и ее звездно-вспыхивающего носителя не была обнаружена в аналогичные эпохи. Более того, наблюдаемые свойства находятся в согласии с теоретическим моделированием и позволяют предположить, что GNz7q является первым примером переходной фазы быстрого роста черных дыр в ядре пыльной звезды, предка более поздних сверхмассивных черных дыр".
Прятки на виду
Любопытно, что GNz7q была обнаружена в центре интенсивно изучаемого небесного поля, известного как Северное поле Hubble GOODS.
"Это показывает, как часто большие открытия могут быть спрятаны прямо перед вами", - говорит Габриэль Браммер.
Обнаружение GNz7q на виду у всех стало возможным только благодаря уникально подробным, многоволновым данным, доступным для GOODS North. Без такого богатства данных объект было бы легко не заметить, поскольку он не имеет отличительных особенностей, характерных для квазаров в ранней Вселенной.
"Маловероятно, что обнаружение GNz7q в относительно небольшом исследовании GOODS-N было просто "глупой удачей", скорее, распространенность таких источников может быть значительно выше, чем считалось ранее", - добавляет Браммер.
Теперь команда надеется систематически искать подобные объекты с помощью специальных обзоров высокого разрешения и использовать преимущества космического телескопа NASA/ESA/CSA James Webb.
Полная характеристика этих объектов и более детальное изучение их эволюции и физики станут возможными благодаря телескопу "Джеймс Уэбб". После начала регулярной работы "Уэбб" сможет определить, насколько распространены эти быстро растущие черные дыры", - говорит Сейджи Фудзимото.
Статья об открытии GNz7q "Пыльный компактный объект, соединяющий галактики и квазары на космическом рассвете" опубликована в онлайн издании Nature 13 апреля 2022 года.