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 Ученые выяснили, почему интервальное голодание для многих оказывается эффективнее обычных диет. Исследование показало, что ограничение времени для приема пищи избавляет худеющего от изнуряющего ощущения жесткого контроля и при этом позволяет сбросить ровно столько же, сколько при скрупулезном подсчете калорий.
Психологам не удалось подтвердить стереотип о том, что мужчины не склонны к многозадачности, в отличие от женщин. Однако они выяснили, почему могло сложиться такое мнение.
Даже умеренный, но регулярный недосып может влиять на массу тела без каких-либо особых изменений в рационе. Авторы нового исследования выяснили, какой именно прибавки в весе можно ожидать.
Ученые выяснили, почему интервальное голодание для многих оказывается эффективнее обычных диет. Исследование показало, что ограничение времени для приема пищи избавляет худеющего от изнуряющего ощущения жесткого контроля и при этом позволяет сбросить ровно столько же, сколько при скрупулезном подсчете калорий.
Инфекции, такие как коронавирус, наносят серьезный удар организму, из-за чего даже после выздоровления он продолжительное время остается уязвимым. Сегодня для оценки иммунитета врачи смотрят в первую очередь на уровень антител в крови, однако такой подход не отражает реального состояния здоровья человека. Это не позволяет врачам точно прогнозировать, как будет протекать болезнь и насколько быстро пациент выздоровеет. Ученые Пермского Политеха и ПГАТУ впервые выяснили, как именно восстановление иммунитета зависит от пола человека и кто наиболее подвержен осложнениям после коронавирусной инфекции. Результаты исследования помогут правильно учитывать гендерные особенности пациента при лечении и реабилитации, что повысит точность прогнозов и эффективность терапии.
Перепад температуры способен породить спиновый ток — причем безо всякого электрического тока, проводов и контактов. Ученые из Международного центра теоретической физики им. А. А. Абрикосова МФТИ Евгений Седов и Алексей Кавокин теоретически показали, что газ экситонных поляритонов превращает тепловой градиент в целое семейство спиновых и поляризационных токов. Их работа описывает оптические аналоги хорошо известных термоэлектрических эффектов и формулирует правила, по которым с помощью тепла можно управлять поляризацией света.
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.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
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