Обнаружена колоссальная буря, порожденная черной дырой из ранней Вселенной
В дальних уголках Вселенной сверхмассивная черная дыра закатывает истерику.
Она дует в межгалактическое пространство ветром, а мы видим штормовой свет возникший 13,1 миллиарда лет назад, когда Вселенная было менее 10 процентов от своего нынешнего возраста. Это самая далекая подобная буря, которую мы когда-либо идентифицировали, и ее открытие — ключ к разгадке, который может помочь астрономам разгадать историю образования галактик.
«Вопрос в том, когда во Вселенной возникли галактические ветры?» сказал астроном Такума Идзуми из Национальной астрономической обсерватории Японии (NAOJ).
«Это важный вопрос, потому что он связан с важной проблемой астрономии: как галактики и сверхмассивные черные дыры эволюционировали вместе?»
Сверхмассивные черные дыры невозможно отделить от галактик. Эти огромные объекты, масса которых в миллионы или миллиарды раз превышает массу Солнца, составляют мощное сердце галактической системы — гравитационное ядро, вокруг которого вращается все остальное в галактике.
Они также играют огромную роль в формировании галактик. Один из способов сделать это — это механизм, называемый обратной связью. Сильные ветры сверхмассивной черной дыры пронизывают космос, унося с собой материю, которая в одних областях может образовывать звезды, или заставлять коллапсировать старые звезды в других. В конечном итоге присутствие черной дыры накладывает ограничения на звездную массу галактики.
Интересно, что масса сверхмассивной черной дыры обычно примерно пропорциональна центральной выпуклости галактики вокруг нее. Астрономы не уверены, почему это именно так, поскольку галактика имеет большую массу, чем ее сверхмассивная черная дыра, примерно на 10 порядков; но пропорциональность предполагает, что сверхмассивные черные дыры и их галактики развиваются вместе, а не формируются отдельно и позже объединяются.
Чтобы исследовать, как обратная связь может наблюдаться во Вселенной, Изуми и его коллеги использовали радиотелескоп Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) в Чили, чтобы найти движение в потоках газа вокруг галактик с сверхмассивными черными дырами в ранней Вселенной.
Они обнаружили галактику под названием J1243 + 0100, возникшую всего через несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва. Анализ радиоизлучения пыли в галактике показал мощные истечения со скоростью 500 километров в секунду, — достаточно быстрой, чтобы подавить рождение любых звезд.
Это самый ранний из выявленных на сегодняшний день ветров, позволяет предположить, что обратная связь возникла относительно рано в истории Вселенной.
Измерения показали, что сверхмассивная черная дыра примерно в 330 миллионов раз превышает массу Солнца.
Изучая данные ALMA, исследователи также смогли измерить массу выпуклости J1243 + 0100. Ее тактовая частота в 30 миллиардов раз превышает массу Солнца, что делает массу черной дыры пропорциональной примерно 10 процентам массы выпуклости.
Это говорит о том, что коэволюция сверхмассивных черных дыр и их галактик также происходила, через несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва.
«Мы планируем наблюдать большое количество таких объектов в будущем и надеемся выяснить, является ли изначальная коэволюция, наблюдаемая в этом объекте, точной картиной общей Вселенной в то время».
Исследование опубликовано в The Astrophysical Journal.
