Среди астрономов и космологов хорошо известен тот факт, что чем дальше во Вселенную вы смотрите, тем дальше в прошлое вы видите. И чем ближе астрономы смогут увидеть Большой взрыв, который произошел 13,8 миллиардов лет назад, тем интереснее становятся открытия. Именно эти находки учат нас больше всего о самых ранних периодах Вселенной и ее последующей эволюции.
Например, ученые, использующие широкоугольный инфракрасный обозреватель (WISE) и телескопы Магеллана, недавно обнаружили самую раннюю сверхмассивную черную дыру (SMBH) на сегодняшний день. Согласно исследованию группы исследователей, эта черная дыра примерно в 800 миллионов раз больше массы нашего Солнца и расположена на расстоянии более 13 миллиардов световых лет от Земли. Это делает его самым отдаленным и самым молодым из наблюдаемых SMBH на сегодняшний день.
Недавно в журнале появилось исследование под названием «Черная дыра с массой солнечного излучения 800 миллионов в существенно нейтральной Вселенной с красным смещением 7,5». Природа. Во главе с Эдуардо Баньядосом, научным сотрудником Научно-исследовательского института Карнеги, входили члены Лаборатории реактивного движения НАСА, Института астрономии им. Макса Планка, Института астрономии и астрофизики им. Кавли, Обсерватории Лас-Кумбрес и нескольких университетов.
Как и другие SMBH, это конкретное открытие (обозначенное J1342 + 0928) представляет собой квазар, класс сверхярких объектов, которые состоят из черной дыры, аккрецирующей вещество в центре массивной галактики. Объект был обнаружен в ходе обследования отдаленных объектов, в котором инфракрасные данные миссии WISE были объединены с наземными съемками. Затем группа получила данные с телескопов Магеллана обсерватории Карнеги в Чили.
Как и для всех удаленных космологических объектов, расстояние J1342 + 0928 определялось путем измерения его красного смещения. Измеряя, насколько длина волны света объекта растягивается расширением Вселенной до того, как она достигает Земли, астрономы могут определить, как далеко он должен был пройти, чтобы попасть сюда. В этом случае квазар имел красное смещение 7,54, что означает, что его свету потребовалось более 13 миллиардов лет, чтобы достичь нас.
Как объяснил Сяохуэй Фан из обсерватории Стюардов Университета Аризоны (и соавтор исследования) в пресс-релизе Карнеги:
«Это большое расстояние делает такие объекты очень слабыми, если смотреть с Земли. Ранние квазары также очень редки на небе. Было известно, что только один квазар существовал на красном смещении, превышающем семь, несмотря на обширные поиски ».
Учитывая его возраст и массу, обнаружение этого квазара было довольно неожиданным для исследовательской группы. Как Дэниел Стерн, астрофизик из Лаборатории реактивного движения НАСА и соавтор исследования, указал в пресс-релизе НАСА: «Эта черная дыра стала намного больше, чем мы ожидали, всего через 690 миллионов лет после Большого взрыва, который бросает вызов нашему теории о том, как образуются черные дыры ».
По сути, этот квазар существовал в то время, когда Вселенная только начинала возникать из того, что космологи называют «Темные века». В течение этого периода, который начался примерно с 380 000 до 150 миллионов лет после Большого взрыва, большинство фотонов во Вселенной взаимодействовало с электронами и протонами. В результате радиация этого периода не обнаруживается нашими современными инструментами - отсюда и название.
Вселенная оставалась в этом состоянии без каких-либо источников света, пока гравитация не сконденсировала вещество в первые звезды и галактики. Этот период известен как «эпоха возрождения», который длился от 150 миллионов до 1 миллиарда лет после Большого взрыва и характеризовался формированием первых звезд, галактик и квазаров. Он назван так потому, что энергия, выделяемая этими древними галактиками, вызывала возбуждение и ионизацию нейтрального водорода во Вселенной.
Как только Вселенная перезаряжается, фотоны могут свободно перемещаться по всему пространству, и Вселенная официально становится прозрачной для света. Это то, что делает открытие этого квазара таким интересным. Как заметила команда, большая часть водорода, окружающего его, является нейтральной, что означает, что это не только самый дальний из когда-либо наблюдавшихся квазаров, но и единственный пример квазара, который существовал до того, как Вселенная стала реионизированной.
Другими словами, J1342 + 0928 существовал во время основного переходного периода для Вселенной, которая является одной из современных границ астрофизики. Как будто этого было недостаточно, команда была также смущена массой объекта. Для того, чтобы черная дыра стала такой массивной в этот ранний период Вселенной, должны быть особые условия для такого быстрого роста.
Каковы эти условия, однако, остается загадкой. Как бы то ни было, этот недавно найденный SMBH, по-видимому, потребляет вещество в центре галактики с поразительной скоростью. И хотя его открытие вызвало много вопросов, ожидается, что развертывание будущих телескопов покажет больше об этом квазаре и его космологическом периоде. Как сказал Стерн:
«С учетом того, что в настоящее время строится несколько еще более чувствительных объектов следующего поколения, мы можем ожидать много захватывающих открытий в самой ранней вселенной в ближайшие годы».
Эти миссии следующего поколения включают миссию Евклида Европейского космического агентства и широкоугольный инфракрасный обзорный телескоп НАСА (WFIRST). Принимая во внимание, что Евклид будет изучать объекты, расположенные в прошлом на 10 миллиардов лет, чтобы измерить, как темная энергия повлияла на космическую эволюцию, WFIRST будет проводить широкополосные исследования ближнего инфракрасного диапазона для измерения света, исходящего от миллиарда галактик.
Ожидается, что в обеих миссиях появится больше объектов, таких как J1342 + 0928. В настоящее время ученые предсказывают, что в небе всего 20-100 квазаров, столь же ярких и далеких, как J1342 + 0928. Таким образом, они были очень довольны этим открытием, которое, как ожидается, предоставит нам основную информацию о Вселенной, когда она составляла всего 5% от ее нынешнего возраста.
