Сверхмассивные черные дыры играют центральную роль в динамике и эволюции галактик. Они играют роль в формировании галактик, образовании звезд и, возможно, даже в скоплении темной материи. Почти в каждой галактике есть сверхмассивная черная дыра, которая может составлять небольшую часть массы галактики в соседних галактиках. Хотя мы много знаем об этих гравитационных монстрах, остается один вопрос: как сверхмассивные черные дыры так быстро набрали массу?
Большая часть того, что мы знаем о ранних черных дырах, исходит от квазаров. Они происходят, когда сверхмассивные черные дыры находятся в чрезвычайно активной фазе, поглощая огромное количество материи и излучая интенсивный свет, который можно увидеть по всей Вселенной. Наблюдения космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST) и других обсерваторий показали квазары еще 13 миллиардов лет назад, а это означает, что они уже были большими и активными всего через несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва. Но эти блестящие маяки также представляют собой проблему для наблюдения. Ранние квазары настолько яркие, что значительно затмевают свою родительскую галактику, что затрудняет наблюдение за окружением ранних квазаров. Но новое исследование в Астрофизический журнал использовал спектральный трюк, чтобы увидеть эти далекие галактические хозяева.
Команда собрала данные JWST о шести далеких квазарах, которые, как известно, находятся на расстоянии около 13 миллиардов световых лет от нас. Поскольку квазары наблюдались в диапазоне длин волн, команда затем сравнила свет с модельными квазарами и смогла классифицировать, какие длины волн, вероятно, исходят от компактного источника квазара, а какие от более рассеянной галактики, окружающей его. Отфильтровав свет квазаров, они получили первые изображения далеких галактик, в которых обитают эти древние квазары.
Поскольку яркость каждого источника света связана с его массой, команда смогла сравнить массу квазара с массой его родительской галактики. Результат оказался неожиданным. В этих ранних галактиках масса сверхмассивной черной дыры составляет около 10% массы галактики. Это намного больше, чем соотношение масс, наблюдаемое в местных галактиках, где сверхмассивные черные дыры могут составлять всего лишь десятую долю процента массы галактики. Это, вероятно, означает, что ранние сверхмассивные черные дыры росли чрезвычайно быстро и могли даже быть зародышами своих галактик. Наблюдения противоречат идее о том, что ранние галактики сформировались первыми, а их черные дыры сформировались позже.
Астрономы до сих пор не знают, как сверхмассивные черные дыры так быстро образовались в ранней Вселенной, но теперь ясно, что так оно и было. Отвечая на один вопрос об эволюции сверхмассивных черных дыр, команда подняла несколько других вопросов.
Ссылка: Юэ, Минхао и др. «ЭЙГЕР. V. Характеристика родительских галактик светящихся квазаров в точке z ? 6.» Астрофизический журнал 966,2 (2024): 176.
