Астрономы, использующие радиотелескоп Very Large Array (VLA) Национального научного фонда для изучения самого далекого из известных квазаров, обнаружили дразнящий ключ, который может ответить на давний космический вопрос о курице и яйце: что появилось раньше, сверхмассивные черные дыры или гигантские галактики?
В течение многих лет астрономы отмечали прямую связь между массой центральной сверхмассивной черной дыры галактики и общей массой «выпуклости» звезд в ее ядре. Чем массивнее черная дыра, тем массивнее выступ. Ученые широко размышляли о том, образовалась ли сначала черная дыра или звездная выпуклость. В последнее время некоторые теории предполагают, что они могут образовываться одновременно.
Тем не менее, новые наблюдения VLA квазара и его галактики, видимой в том виде, в каком они были, когда Вселенной было менее миллиарда лет, указывают на то, что у молодой галактики есть сверхмассивная черная дыра, но нет массивного выпуклости звезд.
«Мы нашли большое количество газа в этой молодой галактике, и, когда мы добавляем массу этого газа к массе черной дыры, они составляют почти общую массу всей системы. Динамика галактики подразумевает, что осталось не так много массы, чтобы составить размер звездного выступа, предсказанного современными моделями », - сказал Крис Карилли из Национальной радиоастрономической обсерватории (NRAO) в Сокорро, Нью-Мексико.
Ученые изучили квазар, получивший название J1148 + 5251, который на расстоянии более 12,8 миллиардов световых лет является самым дальним из найденных квазаров. J1148 + 5251 была обнаружена в 2003 году в рамках Sloan Digital Sky Survey. Это молодая галактика с ярким квазарным ядром, которое видно, когда Вселенной было всего 870 миллионов лет. Вселенной сейчас 13,7 миллиарда лет.
Нацелив VLA на J1148 + 4241 в течение примерно 60 часов, исследователи смогли определить количество молекулярного газа в системе. Кроме того, они смогли измерить движения этого газа и, таким образом, оценить общую массу галактической системы. Более ранние исследования системы дали оценки, что черная дыра в 1-5 миллиардов раз больше массы нашего Солнца.
Новые наблюдения VLA показывают, что в системе содержится около 10 миллиардов солнечных молекулярных масс, а общая масса системы составляет 40-50 миллиардов солнечных. Таким образом, газ и черная дыра составляют 11-15 миллиардов солнечных масс из этого общего количества.
«Принятое соотношение указывает на то, что черная дыра этой массы должна быть окружена звездным выступом из нескольких триллионов солнечных масс. Наши динамические измерения показывают, что осталось не так много массы, за исключением черной дыры и газа, чтобы образовать звездную выпуклость. Это свидетельствует о том, что черная дыра образуется перед выпуклостью звезды », - сказал Фабиан Уолтер из Института радиоастрономии им. Макса Планка в Гейдельберге, Германия, который был постдокторантом Янского в NRAO в Сокорро, когда проводились наблюдения.
«Один пример, конечно, не подходит, но в этом объекте у нас, очевидно, есть пример черной дыры без значительной звездной выпуклости. Теперь нам нужно детально изучить больше таких объектов в далекой, ранней Вселенной », - сказала Карилли. «Благодаря значительно улучшенной чувствительности расширенного VLA и большого миллиметрового массива Atacama (ALMA), которые появятся в сети через несколько лет, у нас будут инструменты, необходимые для окончательного решения этого вопроса», - добавила Карилли.
«Подобные исследования являются ключом к пониманию того, как впервые образовались галактики», - сказал Уолтер.
Уолтер и Карилли работали с Фрэнком Бертольди и Карлом Ментеном из Института Макса Планка в Бонне; Пьер Кокс из Института космической астрофизики Университета Париж-Юг; Фред К.Ю. Ло НРАО в Шарлоттсвилле, Вирджиния; Сяхуай Фан из Университета Аризоны; и Майкл Стросс из Принстонского университета, на проекте. Результаты их исследований публикуются в Astrophysical Journal Letters.
Национальная радиоастрономическая обсерватория является учреждением Национального научного фонда, действующим в рамках соглашения о сотрудничестве от Associated Universities, Inc.
Первоисточник: Пресс-релиз НРАО
