В молодой Вселенной сверхмассивные черные дыры росли быстрее своих галактик
Кто растет первым: сверхмассивная черная дыра или окружающая ее галактика? При наблюдениях молодой Вселенной «отделить» галактику от ее дыры и оценить ее массу очень непросто. С помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб» астрономы MIT смогли рассмотреть шесть древних галактик. Результаты «взвешивания» их удивили.
Квазары — активные ядра галактик. Это сверхмассивные черные дыры, уже накопившие впечатляющую массу, активно поглощающие материю и формирующие вокруг себя аккреционный диск. Из-за этих процессов диск нагревается и светится. Так сильно, что эти объекты становятся на несколько порядков ярче своих галактик. Это помогает в поиске квазаров даже в молодой Вселенной, но делает почти невозможными наблюдения за самими галактиками.
За последние пару десятилетий астрономы нашли примерно 300 квазаров, свет от которых летел к нам больше 12,8 миллиарда лет. Получается, к моменту, когда Вселенной было около одного миллиарда лет, в ней уже были черные дыры массой больше миллиарда солнц. Для сравнения: масса дыры в центре Млечного Пути — приблизительно 4,3 миллиона солнечных масс.
Наблюдения за далекими квазарами позволили разглядеть множество форм и размеров их галактик, но для оценки соотношения масс необходимо «отделить» центр от звезд. Это все равно что пытаться различить рой светлячков на фоне гигантского фонаря.
Радиотелескопы ALMA, изучавшие эти квазары, «видят» лишь холодную пыль и газ — явные признаки областей звездообразования. Ради поиска этих областей и вели наблюдения, но для изучения звезд нужны и данные по другим диапазонам. В этом помог космический телескоп «Джеймс Уэбб». Во-первых, он видит «глубже» в космос. Во-вторых, ведет наблюдения в инфракрасном спектре.
С помощью «Джеймса Уэбба» исследователи из Массачусетского технологического института (США) изучили шесть квазаров в молодой Вселенной. Свет этих объектов летел до нас от 12,7 до 12,9 миллиарда лет (красное смещение — от 5,9 до 7). Наблюдения вели суммарно на протяжении 120 часов. Результаты работы опубликованы в журнале The Astrophysical Journal и выложены на сайте arXiv.
«Отделить» свет самих галактик от излучения из окрестностей их сверхмассивных черных дыр удалось только у трех объектов: J0148+0600, J159-02 и J1120+0641. Для этого ученые прогнали данные наблюдений через специализированную компьютерную модель. Модель выявляет, какой свет, вероятно, идет от «точки», то есть квазара, а какой — от разреженного облака света, то есть от звезд.
По полученным результатам группа ученых оценила массы квазаров и их галактик. Получилось, что в молодой Вселенной соотношение массы сверхмассивных черных дыр к суммарной массе их звезд составляло примерно один к 10. Сегодня у галактик с той же массой звезд это соотношение на порядки меньше: один к 1000.
Выходит, в ранней Вселенной сверхмассивные черные дыры были в 100 раз более весомым вкладом в обычную материю в галактиках, чем сегодня. Это очень необычный вывод, поскольку пока не вполне ясно, за счет чего это могло бы случиться. Также из него следует куда большее влияние этих черных дыр на формирование галактик, чем считалось возможным ранее.
«Это помогает нам понять, кто растет первым: черная дыра, а галактика ее потом догоняет? Или ростом черной дыры управляют галактика и ее звезды? Мы видим, что в молодой Вселенной сверхмассивные черные дыры накапливали массу раньше своих галактик. Также мы можем осторожно предположить, что зародыши эти черных дыр были изначально массивнее, чем у современных галактик», — объяснила автор исследования Анна-Кристина Эйлерс, доцент физики в Массачусетском технологическом институте.
У современных галактик замечена явная корреляция между массой сверхмассивной черной дыры и массой звезд, а также скоростями их движения. Очевидно, что дыры и галактики должны эволюционировать в связке друг с другом, но вопрос в том, как они «управляют» друг другом? Откуда берется корреляция? Предположений много.
Так, некоторые ученые проверяют версию о том, что причина корреляции в том процессе, который изначально запускает формирование галактики и аккрецию в черную дыру. Есть даже предположение, что видимая корреляция объясняется теорией вероятности. Но все же более популярны версии о настоящем взаимодействии галактики и ее черной дыры.
Недавно астрономы впервые напрямую увидели, как сверхмассивная черная дыра остановила звездообразование в своей галактике. Излучение активного ядра способно «выдуть» газ из межзвездного пространства, тем самым остановив рождение звезд. Также излучение может нагревать газ в гало галактики, останавливая не только звездообразование, но и аккрецию в черную дыру. Чтобы разобраться, нужно провести больше наблюдений. Новое исследование показало, что «Джеймс Уэбб» способен собирать необходимую информацию.
Telegram 
Дзен 
VK В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Последние несколько лет по всему миру выходит множество работ о том, что микрочастицы искусственных полимеров накапливаются в тканях человека и могут быть небезопасны. Мы решили обратиться к академику Алексею Хохлову, чтобы дать трибуну противоположной точке зрения. Выбор между ними предлагаем сделать читателю.
Ученые раскрыли причины удивительной сохранности крупнейшей из пирамид Гизы. Секрет того, что за прошедшие тысячелетия пирамиду не разрушили землетрясения, кроется в особенностях ее конструкции, в том числе в так называемых разгрузочных камерах, расположенных непосредственно над погребальной камерой фараона.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Астрофизики Южного федерального университета предложили объяснение одной из самых интригующих загадок современной физики — годичных колебаний сигнала в детекторе DAMA/LIBRA, который вот уже почти тридцать лет регистрирует странные сигналы в подземной лаборатории Гран-Сассо в Италии, интерпретируемые как взаимодействие частиц темной материи с обычным веществом.
Последние несколько лет по всему миру выходит множество работ о том, что микрочастицы искусственных полимеров накапливаются в тканях человека и могут быть небезопасны. Мы решили обратиться к академику Алексею Хохлову, чтобы дать трибуну противоположной точке зрения. Выбор между ними предлагаем сделать читателю.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
Релиз довольно неожиданно перенес время образования протонов и нейтронов в более раннее прошлое Вселенной. К сожалению, из его текста осталось неясным научное обоснование таких фундаментальных изменений в космологии. Также он резко передвинул в прошлое и момент возникновения реликтового излучения.
При совпадении нескольких условий наши глаза способны улавливать излучение в ближнем инфракрасном спектре. Тогда сетчатка начинает работать как нелинейный фотодетектор.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии