1 марта 2021, понедельник, 16:02
VK.comFacebookTwitterTelegramInstagramYouTubeЯндекс.ДзенОдноклассники

НОВОСТИ

СТАТЬИ

PRO SCIENCE

МЕДЛЕННОЕ ЧТЕНИЕ

ЛЕКЦИИ

АВТОРЫ

Рекордно далекий квазар

Квазар J031343.84-180636.4 в представлении художника
Квазар J031343.84-180636.4 в представлении художника
NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva

Ученым удалось обнаружить квазар, находящийся на рекордно далеком расстоянии от Земли — примерно 13,03 миллиарда световых лет. Объект, получивший обозначение J031343.84-180636.4 (кратко — J0313-1806), в тысячу раз ярче, чем вся галактика Млечный Путь, а основу его составляет сверхмассивная черная дыра, которая в 1,6 миллиарда раз массивнее Солнца. Существование такой черной дыры всего через 670 миллионов лет после Большого взрыва представляет собой серьезный вызов теоретическим моделям развития сверхмассивных черных дыр.

«Квазары» («квазизвездные радиоисточники») были впервые замечены в конце 1950-х годов. Они отличались удивительно мощным излучением в радиодиапазоне и очень малыми угловыми размерами, так что их сперва сочли аналогом звезд. В видимом диапазоне квазары были очень слабыми или вовсе не обнаруживались. Однако спектры квазаров выглядели очень странно, в них не удавалось определить спектральные линии химических элементов. Загадку квазаров решил в 1963 году астроном Мартин Шмидт из Нидерландов, который определил, что в спектрах квазаров присутствует настолько сильное красное смещение, что расстояние, отделяющее их от наблюдателя, огромно. Квазары — не звезды нашей галактики, а объекты, находящиеся далеко за ее пределами, но тем не менее способные служить сильным источником излучения. Сейчас известно, что расстояние до квазаров может достигать миллиардов световых лет.

В том же году Александру Шарову и Юрию Ефремову впервые удалось обнаружить переменность блеска квазаров. По характеру переменности ученые сделали вывод, что квазары — сравнительно небольшие объекты, размером примерно с Солнечную систему. Что же дает им энергию для излучения, сравнимого с излучением целых галактик? Объяснить это смогли Яков Зельдович и Эдвин Солпитер, которые предположили, что квазары представляют собой черные дыры, только не звездной массы, а существенно бóльшие. Непосредственным источником их излучения служит, как и у черных дыр в двойных системах, аккреция падающего на черную дыру вещества. Размер черной дыры массой в 50 миллионов масс Солнца будет равен примерно одной астрономической единице (расстоянию от Земли до Луны), что вполне годится для масштабов квазаров. Поэтому, согласно современному определению, квазары — это активные ядра галактик, где сверхмассивная черная дыра окружена аккреционным диском из поглощаемого ею вещества Из-за своей огромной энергии квазары становятся одними из самых ярких источников во Вселенной, часто превосходя свои родительские галактики.

Хотя .квазар J0313-1806 всего на 20 миллионов световых лет дальше, чем предыдущий рекордсмен ULAS J134208.10 + 092838.6, его черная дыра примерно вдвое тяжелее. «Это самое раннее свидетельство того, как сверхмассивная черная дыра влияет на галактику вокруг нее, — говорит ведущий автор исследования Фэйгэ Ван (Feige Wang), астроном из Обсерватории Стюарда в Университете Аризоны. — Из наблюдений за менее далекими галактиками мы знаем, что такое должно происходить, но мы никогда не видели, чтобы это случалось на столь раннем этапе существования Вселенной». Рекордно далекие квазары имеют решающее значение для понимания того, как образовались самые ранние черные дыры, и для изучения эпохи реионизации — последнего крупного фазового перехода нашей Вселенной, когда возникли галактики, их скопления, газопылевые туманности и первые звезды.

Квазар J0313-1806 был выявлен при помощи автоматического телескопа Pan-STARRS 1 и UKIRT Infrared Deep Sky Survey на Гавайях. После того, как астрономы выяснили его принадлежность к квазарам, они получили высококачественные спектры от Обсерватории Кека и Gemini North. «Измерение спектральных линий газа, окружающего аккреционный диск квазара, позволяет определить массу черной дыры и изучить, как ее быстрый рост влияет на ее окружающее пространство, — рассказывает профессор Аарон Барт (Aaron Barth) из Калифорнийского университета в Ирвайне. — Для столь далеких квазаров наиболее важные спектральные линии смещены в область ближнего инфракрасного диапазона, и спектрограф NIRES Обсерватории Кека служит отличным инструментом для этих наблюдений».

Огромная масса черной дыры J0313-1806 на столь раннем этапе истории Вселенной исключает две теоретические модели образования таких объектов. В первой из них предполагается, что отдельные массивные звезды взрываются как сверхновые и коллапсируют в черные дыры, которые затем сливаются в сверхмассивные черные дыры. Согласно второй модели, плотные скопления звезд коллапсируют в сверхмассивную черную дыру. Однако в обоих случаях этот процесс занимает слишком много времени, чтобы к тому возрасту, в каком мы ее наблюдаем, образовалась черная дыра такой массы, как J0313–1806. Профессор Сяохуй Фань (Xiaohui Fan) считает, что следует рассмотреть сценарий, при котором черная дыра возникает при коллапсе непосредственно первичного газообразного водорода.

Последующие наблюдения J0313-1806 с помощью радиоинтерферометра ALMA позволили узнать подробности о родительской галактике квазара, которая образует новые звезды в 200 раз быстрее, чем наш Млечный Путь. Яркость J0313-1806 указывает на то, что его сверхмассивная черная дыра поглощает эквивалент 25 Солнц каждый год. Энергия, выделяемая при этом, вероятно, приводит в действие мощный поток ионизированного газа, движущийся примерно со скоростью 20 % от скорости света. Считается, что именно такие потоки в конечном итоге останавливают звездообразование в галактиках. «Мы думаем, что именно сверхмассивные черные дыры были причиной того, что во многих крупных галактиках в какой-то момент перестали образовываться звезды, — сказал профессор Фань. — Мы наблюдали это в более поздние времена, но до сих пор мы не знали, насколько рано этот процесс начался в истории Вселенной. J0313-1806 — самое раннее свидетельство того, что это могло происходить в эту эпоху. В конечном итоге такой процесс приводит к тому, что черная дыра останется без питания и ее рост остановится».

Авторы исследования надеются, что будущие наблюдения при помощи космического телескопа «Джеймс Уэбб» позволят выяснить новые детали о рекордно далеком квазаре и о событиях эпохи реионизации.

Препринт исследования опубликован на портале arXiv.org, ожидается публикация в журнале Astrophysical Journal Letters.

Обсудите в соцсетях

«Ангара» Африка Византия Вселенная Гренландия ДНК Иерусалим КГИ Луна МГУ МФТИ Марс Монголия НАСА РБК РВК РГГУ РадиоАстрон Роскосмос Роспатент Росприроднадзор Русал СМИ Сингапур Солнце Титан Юпитер акустика антибиотики античность антропогенез археология архитектура астероиды астрофизика бактерии бедность библиотеки биоинформатика биомедицина биомеханика бионика биоразнообразие биотехнологии блогосфера вакцинация викинги виноделие вирусы воспитание вулканология гаджеты генетика география геология геофизика геохимия гравитация грибы дельфины демография демократия дети динозавры животные здоровье землетрясение змеи зоопарк зрение изобретения иммунология импорт инновации интернет инфекции ислам исламизм исследования история карикатура картография католицизм кельты кибернетика киты клад климатология клонирование комары комета кометы компаративистика космос кошки культура культурология лазер лексика лженаука лингвистика льготы мамонты математика материаловедение медицина металлургия метеориты микробиология микроорганизмы мифология млекопитающие мозг моллюски музеи насекомые наука нацпроекты неандертальцы нейробиология неолит обезьяны общество онкология открытия палеоклиматология палеолит палеонтология память папирусы паразиты перевод питание планетология погода политика право приматы природа психиатрия психоанализ психология психофизиология птицы путешествие пчелы ракета растения религиоведение рептилии робототехника рыбы сердце смертность собаки сон социология спутники средневековье старение старообрядцы стартапы статистика такси технологии тигры топливо торнадо транспорт ураган урбанистика фармакология физика физиология фольклор химия христианство цифровизация школа экзопланеты экология электрохимия эпидемии эпидемиология этология язык Александр Беглов Алексей Ананьев Дмитрий Козак Древний Египет Западная Африка Латинская Америка НПО «Энергомаш» Нобелевская премия РКК «Энергия» Российская империя Сергиев Посад Солнечная система альтернативная энергетика аутизм биология бозон Хиггса вымирающие виды глобальное потепление грипп защита растений инвазивные виды информационные технологии искусственный интеллект история искусства история цивилизаций исчезающие языки квантовая физика квантовые технологии климатические изменения компьютерная безопасность компьютерные технологии космический мусор криминалистика культурная антропология культурные растения междисциплинарные исследования местное самоуправление мобильные приложения научный юмор облачные технологии обучение одаренные дети педагогика персональные данные подготовка космонавтов преподавание истории продолжительность жизни происхождение человека русский язык сланцевая революция темная материя физическая антропология финансовый рынок черные дыры эволюция эволюция звезд эмбриональное развитие этнические конфликты ядерная физика Вольное историческое общество Европейская южная обсерватория жизнь вне Земли естественные и точные науки НПО им.Лавочкина Центр им.Хруничева История человека. История институтов дело Baring Vostok Протон-М 3D Apple Big data Dragon Facebook Google GPS IBM MERS PayPal PRO SCIENCE видео ProScience Театр SpaceX Tesla Motors Wi-Fi

Редакция

Электронная почта: polit@polit.ru
Телефон: +7 929 588 33 89
Яндекс.Метрика Top.Mail.Ru
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003 года. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2021.