Представление художника о квазаре, основная часть которого буквально пришла в движение в ранней Вселенной. Хотя в то время галактики часто сливались друг с другом, в центры галактик было выброшено большое количество материи. Когда материя вращается вокруг сверхмассивной черной дыры в центре галактики, высвобождается энергия, что объясняет огромную яркость активной галактики. Таким образом, квазар сегодня все еще можно наблюдать с большого расстояния. Фото: ESO / М. Корнмессер
С помощью модернизированного GRAVITY-инструмента на интерферометре очень большого телескопа Европейской южной обсерватории группа астрономов под руководством Института внеземной физики Макса Планка определила массу черной дыры в галактике всего через 2 миллиарда лет после Большого взрыва. . Черная дыра с массой 300 миллионов солнечных масс на самом деле меньше массы родительской галактики. Исследователи подозревают, что здесь происходит.
Статья об этой работе опубликована в журнале Nature.
В более локальной Вселенной астрономы наблюдали тесную взаимосвязь между свойствами галактик и массой сверхмассивных черных дыр, находящихся в их центрах, что позволяет предположить, что галактики и черные дыры эволюционируют совместно. Решающим испытанием было бы исследование этой взаимосвязи в ранние космические времена, но для этих далеких галактик традиционные прямые методы измерения массы черной дыры либо невозможны, либо чрезвычайно сложны.
Хотя эти галактики часто светятся очень ярко (когда их впервые открыли в 1950-х годах, их прозвали «квазарами» или «квазизвездными объектами»), они находятся так далеко, что их невозможно рассмотреть с помощью большинства телескопов.
«В 2018 году мы провели первые революционные измерения массы черной дыры квазара с помощью ГРАВИТАЦИИ», — говорит Таро Симидзу, научный сотрудник Института внеземной физики Макса Планка. «Однако этот квазар находился очень близко. Теперь мы дошли до красного смещения 2,3, что соответствует времени ретроспективы 11 миллиардов лет».
Иллюстрация наблюдений квазара в ранней Вселенной с помощью GRAVITY+. На фоновом изображении показана эволюция Вселенной со времени Большого взрыва с квазаром J0920 (впечатление художника) в ретроспективе 11 миллиардов лет. Наблюдения стали возможны благодаря объединению всех четырех телескопов Очень Большого Телескопа. Фото: Т. Симидзу; фоновое изображение: НАСА/WMAP; иллюстрация квазара: ESO/M. Корнмессер; Массив VLT: ESO/G. Хюдеполь
GRAVITY+ теперь открывает новый и точный способ изучения роста черных дыр в эту критическую эпоху, часто называемую «космическим полуднем», когда и черные дыры, и галактики быстро росли.
«Это действительно следующая революция в астрономии — теперь мы можем получать изображения черных дыр в ранней Вселенной, в 40 раз более четкие, чем это было возможно, с помощью телескопа Джеймса Уэбба», — отмечает Франк Эйзенхауэр, директор Института внеземной физики Макса Планка. который возглавляет группу по разработке инструмента GRAVITY и усовершенствований GRAVITY+. GRAVITY интерферометрически объединяет все четыре 8-метровых телескопа Очень Большого Телескопа ESO, по сути создавая один гигантский виртуальный телескоп диаметром 130 метров.
Команда смогла пространственно разрешить движение газовых облаков вокруг центральной черной дыры галактики, называемой SDSS J092034.17+065718.0, когда они вращаются в толстом диске. Это позволяет напрямую измерить массу черной дыры. Масса черной дыры составляет 320 миллионов солнечных масс, но на самом деле она меньше массы родительской галактики, масса которой составляет около 60 миллиардов солнечных масс. Это говорит о том, что родительская галактика росла быстрее, чем сверхмассивная черная дыра, что указывает на задержку между ростом галактики и черной дыры для некоторых систем.
«Вероятным сценарием эволюции этой галактики кажется сильная обратная связь со сверхновыми, когда эти звездные взрывы выбрасывают газ из центральных областей, прежде чем он сможет достичь черной дыры в центре галактики», — говорит Цзиньи Шангуань, ученый из той же исследовательской группы. . «Черная дыра сможет начать быстро расти – и догнать рост галактики в целом – только тогда, когда галактика станет достаточно массивной, чтобы сохранять газовый резервуар в своих центральных областях даже в условиях обратной связи со сверхновыми».
Чтобы определить, является ли этот сценарий доминирующим способом совместной эволюции для других галактик и их центральных черных дыр, команда будет проводить более точные измерения массы черных дыр в ранней Вселенной.
Информация от: Обществом Макса Планка
