К тому моменту, когда Вселенной было примерно 500 миллионов лет, необычная черная дыра уже успела накопить огромную массу. Анализ ее эволюции позволил астрономам сделать вывод о том, как в молодой Вселенной образовывались настолько массивные и при этом древние объекты.
На этой иллюстрации совмещены рентгеновские данные орбитальной обсерватории «Чандра» (фиолетовый) с инфракрасными данными космического телескопа «Джеймс Уэбб» (красный, зеленый, синий). Рекордная черная дыра находится в галактике UHZ1, которая расположена за скоплением галактик Abell 2744 / © Chandra X-ray Center
Скопление Пандоры, или Abell 2744, — гигантский кластер галактик, образовавшийся, как предполагают ученые, из одновременного слияния как минимум четырех скоплений. Хотя этот объект интересен сам по себе, его особенности — не единственная причина, почему астрономы уделяют ему много внимания.
Благодаря своей массе скопление действует как гравитационная линза, увеличивая для нас гораздо более далекие галактики, который мы не смогли бы иначе разглядеть доступными инструментами. С помощью телескопа «Джеймс Уэбб» и этого скопления удалось найти 11 таких галактик, сформировавшихся, когда после Большого взрыва прошло меньше миллиарда лет.
Международная группа астрономов решила проверить, есть ли в центре этих объектов сверхмассивные черные дыры, активно поглощающие материю. Такие ядра галактик называют квазарами. От происходящих там процессов исходит сильнейшее рентгеновское излучение, поэтому ученые воспользовались космической рентгеновской обсерваторией «Чандра».
Местоположение одного яркого источника совпало с галактикой UHZ1, которую гравитационная линза увеличила в четыре раза. Мы видим эту галактику с красным смещением z ≈ 10,3, то есть такой, какой она была, когда с Большого взрыва прошло 500 миллионов лет. Судя по количеству энергии и длинам волн, в ее центре находится квазар, скрытый пылью и газом галактики. Но главное тут — его масса.
Массу таких объектов ученые оценивают по их яркости. Чем массивнее объект, тем больше материи он поглощает, тем ярче светится эта материя, замедляясь перед «падением» в черную дыру. Но если излучение будет слишком мощным, оно «сдует», как ветром, окружающую материю, и источник «питания» пропадет. Переломное значение в этом процессе называют эддингтоновской светимостью, или пределом Эддингтона.
Судя по полученным данным, масса черной дыры в UHZ1 как минимум в 10 миллионов раз больше солнечной. И примерно такая же масса у всей ее галактики. В современной Вселенной подобных объектов нет: обычно масса сверхмассивной черной дыры составляет около 0,1% массы ее галактики. По словам авторов исследования, настолько высокая доля у UHZ1 означает, что мы «поймали» этот объект на раннем этапе эволюции.
Существуют две версии, как настолько массивные объекты могли успеть сформироваться в молодой Вселенной. Согласно первой, «зародышами» этих дыр стали остатки чрезвычайно массивных первых звезд, которые со временем набрали массу, поглощая материю. Согласно второй версии, они формировались сразу большими во время гравитационного коллапса космического газового облака.
Опираясь на оценку массы квазара UHZ1 и предполагая, что черная дыра сформировалась через 200 миллионов лет после Большого взрыва, ученые рассчитали ее эволюцию и сделали следующий вывод. Если бы дыра образовалась из умершей звезды, то на протяжении эволюции ей пришлось бы поглощать материю в два раза быстрее, чем позволяет предел Эддингтона. Если же она сформировалась из облака, то ей достаточно было бы поддерживать скорость на уровне этого предела.
Конечно, это первый такой анализ подобного объекта, поэтому к его выводам нужно отнестись с долей скепсиса. О десяти оставшихся галактиках и их рентгеновских наблюдениях ученые пообещали рассказать в другой публикации. Исследование о UHZ1 вышло в журнале Nature Astronomy.
Комментарии
Тут где-то разногласия:
"когда Вселенной было примерно 500 миллионов лет"
"С помощью ... этого скопления удалось найти 11 галактик, сформировавшихся, когда после Большого взрыва прошло меньше миллиарда лет."
Объект, образовавшийся через 500 млн лет после появления вселенной не может быть гравитационной линзой для объектов, образовавшиъхся более 500 млн лет, ибо все они находятся перед линзой, а не за ней с точки зрения наблюдателя.
Линзой выступает скопление галактик. Оно, грубо говоря, на полпути. Расстояние до него тут вообще не упоминается. А вот увеличенные им объекты — древние галактики
Почему не может? то есть если машина стартует из точки А одновременно с пешеходом остановившимся на дороге в точке В она его не может сбить? Пешеход обречен.
Ну, с чем ещё сравним? Сверхскопления и галактики (не входящие в данное сверхскопление) наперегонки не катаются, а перемещаются (разлетаются в разные стороны) примерно с одинаковой скоростью. Если сверхскопление родилось в точке А, а например левая галактика появилась в точке В (через 500 млн лет позже сверхскопления А), то свет, испущенный сверхскоплением в точке А залинзируется на галактике В, но никак не наоборот. Это типа как пешеход не может сбить машину как бы ни старался.
Большой взрыв... Зациклились все на нем. А что было до большого взрыва? А был ли он?
Если Большой взрыв был, то до него ничего не было. Равно, как и не имеет смысл вопрос: "А где произошёл Большой взрыв?"
То есть из ничего возникло всё? С тем же успехом можно верить в Бога и говорить что вопросы "а кто создал бога" не имеют смысла. Бог даже лучше там постулируется что пути Господни неисповедимы но они хотя бы существуют.
В значительной степени философский вопрос задаёте. "То есть из ничего возникло всё?". Именно так. Ну, если под термином "ничего" подразумевается та самая гипотетическая бесконечно плотная и бесконечно горячая точка сингулярности, которая взорвалась, породив пространство-время, первые фундаментальные частицы и физические законы. И, кстати, вопрос: "А кто создал Бога?" не имеет смысла, на мой взгляд. Бог - творец ВСЕГО. Кто сотворил Бога, в таком случае? Где тут смысл? Что касается теории Большого взрыва (БВ), то тут странно задавать вопрос: "А где он произошёл?". Пространство-время появилось сразу после БВ, а не до него. Т.е. можно ткнуть пальцем в любом направлении и справедливо утверждать при этом, что БВ произошёл там! Хотя, мне лично, симпатична теория Большого отскока. Она предлагает альтернативу непонятной и загадочной сингулярности Большого взрыва. Журнал писал об этом когда-то.
А, согласно теории Горькавого-Тюльбашева существует и третья версия. Она состоит в том, что такие чёрные дыры зародились во время сжатия вселенной, либо уже существовали в предыдущем цикле жизни вселенной. Кстати, тут есть шикарная статья об этой теории.