Перейти к содержимому

Питание первых сверхмассивных черных дыр

Питание первых сверхмассивных черных дыр.

Расширенные водородные облака вокруг первых квазаров могли бы поддерживать быстрый рост их сверхмассивных черных дыр.

Сверхмассивные черные дыры в центрах галактик все чаще обнаруживаются на расстояниях, соответствующих возрасту Вселенной всего в несколько сотен миллионов лет. Группа астрономов во главе с Эмануэле Паоло Фарина из Института астрономии Макса Планка в Гейдельберге теперь получила возможное объяснение того, как эти объекты могли расти так быстро. Они обнаружили протяжённые водородные облака вокруг 12 из 31 наблюдаемой активной черной дыры и их родительских галактик. Это исследование было опубликовано 19 декабря 2019 г. в Астрофизическом журнале.

 

 

Художественное изображение наблюдения далеких квазаров в ранней Вселенной. Свет, уловленный телескопами, прошел от источника до Земли примерно за 12,5 миллиардов лет. Поэтому астрономы видят эти объекты только через несколько сотен миллионов лет после Большого Взрыва. Нынешнее исследование показывает, что родительские галактики этих массивных черных дыр окружены облаками водородного газа.

 

Квазары-одни из самых ярких долгоживущих объектов во Вселенной. Поэтому их можно обнаружить даже на самых больших расстояниях в космосе.С увеличением расстояния до наблюдаемых объектов астрономы одновременно все глубже и глубже заглядывают в космическое прошлое.

Квазары - это сверхмассивные черные дыры с массами более одного миллиарда солнечных масс в центрах галактик, в которые поступает газ и другое вещество. Этот газ нагревается настолько сильно, что он очень ярко светит.

Как росли первые сверхмассивные черные дыры?

Первые квазары уже существовали через несколько сотен миллионов лет после Большого Взрыва. Но как эти черные дыры могли вырасти до таких больших масс за короткий период после появления первых звезд - одна из величайших астрономических загадок. Кроме того, родительские галактики этих квазаров формируют новые звезды со скоростью в 100 раз большей, чем Млечный Путь и другие близлежащие галактики. Такие модели, как Illustris TNG, позволяют астрономам предположить, что для этой цели постоянно происходит обмен огромными количествами газа из межгалактической среды, так что родительские галактики молодых квазаров должны быть охвачены облаками водорода. Ранее таким образом было изучено лишь немного квазаров. В статье, опубликованной ранее в этом году, группа ученых во главе с Алисой Дрейк из Института астрономии Макса Планка (MPIA) обнаружила значительные количества газа вокруг четырех удаленных квазаров.

Основываясь на предварительной работе Фабиана Вальтера и Брэма Венеманса (оба MPIA), Эмануэль Паоло Фарина, исследователь как MPIA, так и Института астрофизики Макса Планка (MPA), инициировал проект REQUIEM (Reionization Epoch QUasar InvEstigation with MUSE). Это систематическое исследование ищет признаки газовых облаков вокруг первых квазаров, которые существовали, когда Вселенной не было и миллиарда лет. Исследование первых 31 исследованных объектов привела к обнаружению 12 протяженных и удивительно плотных водородных облаков. Все они заключают в себе родительские галактики и гравитационно связаны с ними. Количество газа достаточно для подпитки активности квазаров и повышенного звездообразования.

Большие газовые облака проявляют себя в виде свечения в ультрафиолетовом свете.

Синтетические изображения распределения водорода (чёрные контуры и красные цвета) вокруг четырёх квазаров с большим красным смещением. Вклады от самих квазаров были вырезаны (положение квазаров отмечено чёрной точкой). Поле зрения этих изображений 6"×6" (1" - 1 угловая секунда), что соответствует физическому размеру около 100 000 световых лет. Е. Фарина.

Астрономы обнаружили водородные облака по их характерному свечению в ультрафиолетовом свете. "Наиболее вероятное объяснение для сияющего газа-это механизм флуоресценции", - объясняет Фарина. "Водород преобразует богатое энергией излучение квазара в свет с определенной длиной волны. "Учитывая большое расстояние и связанное с ним космическое красное смещение, земные телескопы воспринимают это свечение как красный свет.

Эти облака были обнаружены спектрографом MUSE на очень большом телескопе (VLT) Европейской южной обсерватории (ESO) в Чили. В дополнение к пространственному распределению сигнала водорода, MUSE также измеряет скорость газа вдоль луча зрения. Из анализа ученые делают вывод, что газ может течь радиально к центрам галактик, питая черные дыры.

То ли ещё будет!

Только с помощью разработки новых, мощных приборов мы сможем изучить условия, в которых начиналась эволюция первых сверхмассивных черных дыр и галактик. "Открытие этих широко распространенных водородных газовых облаков является важным шагом к пониманию того, как эти черные дыры выросли в течение нескольких сотен миллионов лет с момента появления первых звезд”, - поясняет Фарина.

“ С помощью текущих исследований мы только начинаем исследовать, как первые сверхмассивные черные дыры смогли так быстро развиваться", - указывает Алисса Дрейк, которая также внесла свой вклад в исследование. "Но новые инструменты, такие как MUSE и будущий космический телескоп Джеймса Уэбба, помогут нам решить эти захватывающие головоломки.”

 

Оригинал статьи:

https://www.mpia.de/news/science/2019-12-firstquasars

ЕстествоЗнаніе - увлекательно о наукѣ для всехъ!

Добавить комментарий