Чёрная дыра монстр найдена в ранней вселенной

Чёрная дыра монстр найдена в ранней вселенной

Астрономы обнаружили второй самый отдаленный квазар, когда-либо найденный с использованием трех обсерваторий Маунакеа на Гавайях: обсерватория WM Keck, международная обсерватория Близнецов, программа NOIRLab от NSF и принадлежащий Гавайскому университету инфракрасный телескоп Соединенного Королевства (UKIRT) ). Это первый квазар, получивший местное гавайское имя Poniua’ena, что означает «невидимый вращающийся источник творения, окруженный блеском» на гавайском языке.

Пониуа’ена является лишь вторым квазаром, но обнаруженным на расстоянии, рассчитанном с космологическим красным смещением, превышающим 7,5, и содержит черную дыру, в два раза большую, чем другой квазар, известный в ту же эпоху. Существование этих массивных черных дыр в такие ранние времена ставит под сомнение современные теории о том, как сверхмассивные черные дыры образовывались и росли в молодой вселенной.

Исследование было принято в Astrophysical Journal Letters .

Квазары – самые энергичные объекты во вселенной, приводимые в действие их сверхмассивными черными дырами, и с момента их открытия астрономы стремились определить, когда они впервые появились в нашей космической истории. Путем систематического поиска этих редких объектов в обзорах неба на обширной территории астрономы обнаружили самый отдаленный квазар (названный J1342 + 0928) в 2018 году, а теперь второй по величине, Пониуа’ена (или J1007 + 2115, с красным смещением 7.515). Свет, увиденный Пониуа’еной, путешествовал в космосе более 13 миллиардов лет с тех пор, как покинул квазар всего через 700 миллионов лет после Большого взрыва.

Спектроскопические наблюдения обсерватории Кека и Обсерватории Близнецов показывают, что сверхмассивная черная дыра, питающая Пониуа’ена, в 1,5 миллиарда раз массивнее нашего Солнца.

Пониуа’ена – самый отдаленный объект во Вселенной, в котором находится черная дыра, превышающая миллиард солнечных масс », – сказал Джиньи Янг, сотрудник докторской диссертации в Обсерватории Стюарда Университета Аризоны и ведущий автор исследования.

Для того, чтобы черная дыра такого размера сформировалась в начале Вселенной, она должна была бы начаться как «затравочная» черная дыра из 10000 солнечных масс примерно через 100 миллионов лет после Большого взрыва, а не расти из гораздо меньшей черной дыры, образованной коллапс одной звезды.

«Как Вселенная может создать такую ​​массивную черную дыру так рано в своей истории?» сказал Сяохуэй Фан, профессор Риджентс и доцент кафедры астрономии в Университете Аризоны. «Это открытие представляет собой самую большую проблему для теории образования и роста черной дыры в ранней Вселенной».

Современная теория утверждает, что рождение звезд и галактик началось в эпоху реионизации, которая началась примерно через 400 миллионов лет после Большого взрыва. Считается, что рост первых гигантских черных дыр произошел в ту же эпоху в истории вселенной.

Открытие квазаров типа Poniua’ena, глубоко в эпоху реионизации, является большим шагом к пониманию этого процесса реионизации и формирования ранних сверхмассивных черных дыр и массивных галактик. Пониуа’ена наложила новые и важные ограничения на эволюцию вещества между галактиками (межгалактической средой) в эпоху реионизации.

«Poniua’ena действует как космический маяк. Поскольку его свет путешествует в долгое путешествие к Земле, его спектр изменяется диффузным газом в межгалактической среде, что позволило нам точно определить, когда наступила Эпоха реионизации», – сказал соавтор Джозеф Хеннави. Профессор кафедры физики Калифорнийского университета в Санта-Барбаре.

МЕТОДИКА

Команда Янга впервые обнаружила Пониуа’ена в качестве возможного квазара после прохождения обследований на больших площадях, таких как Обследование полушарий UKIRT и данные из телескопа Pan-STARRS1 Астрономического института Университета Гавайев на острове Мауи.

В 2019 году исследователи наблюдали объект, используя инструмент GNIRS Обсерватории Близнецов, а также спектрометр ближнего инфракрасного спектра Echellette (NIRES) обсерватории Кека, чтобы подтвердить существование Poniua’ena.

«Предварительные данные от Близнецов предполагают, что это, вероятно, будет важным открытием. Наша команда наблюдала время, запланированное в Кеке всего несколько недель спустя, идеально рассчитанное для наблюдения нового квазара с использованием спектрографа Кира NIRES, чтобы подтвердить его чрезвычайно высокое красное смещение и измерить массу черной дыры », – сказал соавтор Аарон Барт, профессор кафедры физики и астрономии в Калифорнийском университете в Ирвине.


Источник истории:

Материалы предоставлены WM Keck Observatory . Примечание: содержание может быть отредактировано по стилю и длине.


Связанные мультимедиа :


Ссылка на журнал :

  1. Джиньи Ян, Фейге Ван, Сяохуэй Фан, Джозеф Ф. Хеннави, Фредерик Б. Дэвис, Минхао Юэ, Эдуардо Банадос, Сюэ-Бинг Ву, Брэм Венеманс, Аарон Дж. Барт, Фуян Биан, Константина Буция, Роберто Декарли, Эмануэле Паоло Фарина Ричард Грин, Линхуа Цзян, Цзян Тао Ли, Кьяра Маццукелли, Фабиан Уолтер. Pōniuā’ena: светящийся квазар с z = 7,5, содержащий черную дыру с солнечной массой 1,5 миллиарда . Astrophysical Journal Letters , 2020 [ ссылка ]