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 Нейроморфные вычисления — это попытка скопировать принцип работы мозга: не последовательно выполнять команды, как обычный процессор, а обрабатывать информацию параллельно, через сеть взаимосвязанных «нейронов», которые активируются в зависимости от поступающих сигналов. Эта идея существует уже несколько десятилетий, но до недавнего времени ее реализовывали на обычной электронной элементной базе. Исследователи из МФТИ провели обширный обзор, в котором систематизировали последние достижения в области фотонных нейроморфных вычислений.
Интриги и тайные свидания — прерогатива не только людей. В мире дикой природы тоже случаются драмы, и одна из них развернулась в лесах Северной Америки. Маленькие серые птицы, известные в науке как гаички Гамбела, долгое время считались образцом супружеской верности, но на деле оказались хитрыми стратегами. Они заводят потомство не только от постоянного партнера, но и от самца-соседа с определенным набором качеств. Авторы нового исследования попытались выяснить, что толкает самок на измену и как это влияет на выживание всего вида.
Самый большой и мощный в мире ускоритель частиц отключили на четырехлетнюю модернизацию. В 2030 году он возобновит работу под новым названием — Большой адронный коллайдер высокой светимости. Этот апгрейд позволит производить примерно в 10 раз больше столкновений частиц, чем изначально. Физики рассчитывают, что поток новых данных поможет обнаружить явления за пределами Стандартной модели, а также прольет свет на природу темной материи, антиматерии и ранней Вселенной.
Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
На протяжении десятилетий Тель-Авив воздерживался от этого шага, чтобы не испортить отношения с Турцией. Но после действий Израиля 2023-2026 годов официальная Анкара, как и множество государств мира, неоднократно осуждала Израиль, из-за чего изменилась и его позиция по геноциду.
В рамках общей теории относительности и квантовой физики у исследователей не получается объяснить все данные наблюдений за космическими объектами. В этот раз ученые попытались описать Вселенную с точки зрения превращения энергии, и этот выбор позволил им составить стройное описание гравитации.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
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