Квазары - одни из ярчайших космических объектов. Эти активные ядра галактик обязаны своей светимостью сверхмассивным черным дырам. Действуя особенно активно, они всасывают огромное количество вещества, излучая при этом энергию. Некоторые квазары светят так же ярко, как сотни триллионов солнц, а у их черных дыр масса в несколько миллиардов солнечных.
Однако странно, что возраст некоторых из этих массивных квазаров выходит за пределы 13 млрд лет: они появились в самой ранней Вселенной, а потому у этих гигантов было слишком мало времени и пищи, чтобы вырасти до таких огромных размеров. Известно, что после Большого взрыва до образования первых звезд прошло приблизительно 100 млн лет, а порожденные ими черные дыры имели недостаточные размеры, чтобы напрямую стать квазарами.
Согласно популярной теории, массу сверхмассивные черные дыры наращивают постепенно: путем поглощения окружающих звезд и газа. Их предшественники возникают из черных дыр, образовавшихся во время взрыва сверхновой звезды. По другому сценарию, слияние нескольких таких предшественников также способствует увеличению сверхмассивных черных дыр. Но все эти процессы требуют гораздо больше времени, чем было доступно для образования первых квазаров.
Как квазар превратился в гиганта Фото: © NOIRLab / NSF / AURA / Ж. да Силва
Теперь астрономы открыли еще более загадочный квазар. Файги Ван из Университета Аризоны и его команда отследили его 6,5-метровым телескопом, принадлежащей Институту Карнеги (США) обсерватории Лас-Кампанас. Объект, получивший каталожный номер J0313-1806, расположен от нас примерно в 13,03 млрд световых лет, что делает его самым удаленным из известных квазаров.
Но это также означает, что J0313-1806 уже существовал, когда Вселенная была младенцем 670 млн лет, то есть ее возраст составлял 5 % от своего нынешнего. Тем не менее, этот квазар уже был настоящим гигантом: он светит примерно в тысячу раз ярче Млечного Пути, причем его черная дыра (размером примерно 1,6 млрд солнечных) вдвое массивнее черной дыры предыдущего квазара-рекордсмена.
Но как этот квазар мог накопить такую массу за такое короткое время? Согласно расчетам астрономов, после Большого взрыва до появления предшественника этой черной дыры должно было пройти 100 млн лет. И даже тогда его масса должна была составлять приблизительно 10 000 солнечных. Однако это не согласуется с ни данными предыдущих звездных черными дырами, ни с ростом предшественника за счет поглощения звезд. Настолько рано после Большого взрыва звезд просто не хватало, чтобы «прокормить предшественника квазара», а на постепенное слияние меньших черных дыр не хватило времени.
«Эти значения говорят нам, что зародыш этой черной дыры, должно быть, был сформирован другим механизмом».
Сяохуэй Фань, коллега Вана
Поэтому астрономы предполагают, что эта черная дыра могла быть создана непосредственно в результате коллапса плотного облака первичного газообразного водорода. Газ был сжат настолько, что в центре облака образовалась черная дыра.
«Только при таком сценарии прямого коллапса мог быть создан объект-предшественник с массой не меньше 10 000 солнечных».
Файги Ван
Еще в 2019 году группа исследователей использовала модели, чтобы определить, что условия для такого сценария коллапса в первые 150 млн лет после Большого взрыва могли быть благоприятными. Quasar J0313-1806 подкрепляет это предположение и дает возможность нового осмысления процессов, с помощью которых могли быть созданы некоторые самые экстремальные космические объекты.
Источник:
Комментариев нет:
Отправить комментарий