Исследователи обнаружили в космосе ？черную дыру？, образовавшуюся 12,8 миллиарда лет назад, масса которой в 12 миллиардов раз превышает массу Солнца. С учетом ее яркости вполне можно утверждать, что она поистине уникальна.
Большой взрыв произошел примерно 13,8 миллиардов лет назад — во времена, когда времени еще не существовало, и в месте, которого также еще не существовало. Тогда появились пространство, время и материя, возникшие из бесконечно горячей, тяжелой, плотной и маленькой точки.
В то же самое время пространство начало расширяться — со скоростью, в триллионы раз превышающей скорость света, причем далеко за пределы той Вселенной, которую можно наблюдать в наше время.
Лишь через 500 миллионов лет возникли первые звезды, галактики и ？черные дыры？. Все более стремительное расширение Вселенной и отдаление разных галактик друг от друга астрономы могут измерять, вычисляя их космологическое красное смещение.
Наблюдая за тем или иным источником света, они измеряют, насколько его спектральные линии сдвигаются к красному краю электромагнитного спектра.
Локализация самого мощного из всех известных квазаров
Вычислив красное смещение, астрономы могут рассчитать возраст и удаленность наблюдаемого объекта. При этом они руководствуются простой формулой: чем выше показатели, тем дальше от нас находится небесное тело и тем выше скорость его движения.
Ценность этого параметра доказывает недавнее открытие международной группы астрономов, о котором написал журнал Nature в своем последнем номере.
Ученым удалось на основе показателей красного смещения, архивных данных, а также результатов продолжительных наблюдений с помощью телескопов определить местонахождение наиболее яркого квазара, возникшего еще на заре существования Вселенной, движимого чрезвычайно тяжелой ？черной дырой？.
Квазар (квазизвездный радиоисточник — quasistellar radio source) представляет собой крайне насыщенную энергией и ярко светящуюся область в центре активной галактики, общая сила света которой зависит от активности сверхтяжелой ？черной дыры？.
До сих пор было зарегистрировано около полумиллиона квазаров
Такого рода энергетические монстры освещают не только галактику Вирца, в которой они находятся, но и производят общий электромагнитный спектр — от радиоволн до гамма-волн, а их излучение превышает по яркости общее излучение тысяч крупных галактик.
До сих пор астрономам удалось обнаружить и внести в соответствующие реестры порядка полумиллиона квазаров, причем большинство из них — в рамках обширной и продолжающейся до сих пор кампании по наблюдению за небесными телами Sloan Digital Sky Survey (SDSS). В их число входят 40 квазаров, находящиеся на расстоянии более чем 12,7 миллиарда световых лет от нас, и, по меньшей мере, одна ？черная дыра？, масса которой равна тысяче масс Солнца. Теперь в каталог внесен также новый квазар под номером SDSSJ0100+2802. Однако то, что этот квазар отдален от нас на расстояние в 12,8 миллиарда световых лет и возник всего через 900 миллионов лет после ？большого взрыва？, еще не делает его уникальным.
？Этот квазар неповторим？
Есть и другие квазары, которые могут ？похвастаться？ примерно таким же возрастом. То же самое можно сказать и по поводу массы других квазаров: SDSSJ0100+2802 является одним из крупнейших, но не самым крупным.
？Есть пять еще более тяжелых квазаров, но они возникли не так скоро после зарождения Вселенной？, — говорит Кристиан Вейе (Christian Veillet), директор расположенной в американском штате Аризона Большой Бинокулярной Телескопической Обсерватории (Large Binocular Telescope Observatoy), сотрудники которой причастны к последнему открытию.
А уникальным новый квазар можно назвать потому, что его возраст сочетается с невероятной яркостью, а также с массой его центральной ？черной дыры？. Это подтвердил, в частности, руководитель проекта и один из авторов статьи в журнале Nature Сю-Бинь Ву (Xue-bing Wu) из Пекинского университета: ？Этот квазар единственный в своем роде. Обнаружив его, мы были поражены, когда выяснилось, что такой яркий и тяжелый квазар возник всего лишь через 900 миллионов лет после Большого взрыва？.
Других столь старых и столь же ярких квазаров нет
Имея яркость, превышающую яркость Солнца в 420 триллионов раз, этот квазар светит в семь раз ярче, чем наиболее удаленный от нас — на расстояние в 13 миллиардов световых лет.
Поскольку галактика Вирца из-за этой яркости квазара естественным образом остается в тени, исследователи не знали о ее размере, о количестве звезд в ней и об их общей массе. SDSSJ0100+2802 имеет массу в 12 миллиардов раз тяжелее Солнца и является одним из самых компактных ？тяжеловесов？ своего класса.
Для сравнения: Sagittarius A, ？черная дыра？ в самом сердце нашего ？Млечного пути？, ？всего лишь？ в 4,5 миллиона раз тяжелее Солнца. А имея показатель красного смещения в 6,3, квазар SDSSJ0100+2802 является вообще рекордсменом: ни один другой квазар, возникший на ранней стадии существования Вселенной, имеющий настолько массивную ？черную дыру？ и настолько большое красное смещение, не светится так ярко.
？Черная дыра？ всегда была крайне активна
Однако, несмотря на все эти характеристики в превосходной степени, астрономы спорят по поводу неожиданно высоких показателей. ？Как такое может быть, чтобы сверхтяжелая “черная дыра” так стремительно росла в такой молодой Вселенной? Как соотносится такая огромная “черная дыра” с областью вокруг нее и со всей галактикой Вирта?？, — спрашивает Сяохуэй Фан (Xiaohui Fan) из обсерватории Стюарда (Steward Observatory) при Аризонском университете, один из авторов статьи в Nature.
Фуян Бьян (Fuyan Bian), еще один участник исследования, представляющий Австралийский национальный университет (Australian National University) из Канберры, вторит коллегам: ？Столь быстрый рост настолько большой “черной дыры” очень трудно объяснить с помощью современных теоретических моделей？. Однако можно с уверенностью сказать, что ？черная дыра？ SDSSJ0100+2802 всегда была весьма активна.
？Черные дыры？, возникающие на месте погибших тяжелых звезд, ？засасывают？ любые формы материи и энергии. Все, что приближается к ним достаточно близко, оседает на аккреционном диске, окружающем ？черную дыру？.
Сю-Бинь Ву и сотоварищи следуют новой стратегии
В процессе аккреции крутящийся диск нагревается до невообразимых температур, и от него исходит мощнейшее излучение в видимом свете и (почти) на всех других частотах волн электромагнитного спектра.
Теоретически возможно, что ？черная дыра？ общей массой в десять с лишним миллиардов Солнц образовалась через миллиард лет после возникновения Вселенной, объясняет Брэм Венеманс (Bram Venemans) из гейдельбергского Института имени Макса Планка (Max-Planck-Institut) в Nature. ？Но действительно необычно, что настолько тяжелая “черная дыра” возникла сразу после появления Вселенной. Должно быть, она на протяжении большей части своего существования максимально активно поглощала энергию？.
Чтобы обнаружить квазары с высоким красным смещением, Сю-Бинь Ву и его коллеги следовали новой стратегии. Сначала они тщательно исследовали архив SDSS, проверили спектры в оптическом и близком инфракрасном цвете и отобрали кандидатов с характерным красным смещением.
Данные со спутника NASA Wise также учитываются
Кроме того, ученые проанализировали данные со спутников NASA Wise и 2Mass. В конце декабря 2013 года они также детально изучили оптические спектры квазаров с помощью телескопа Lijiang диаметром 2,4 метра, установленного в китайском Юннане.
И наконец, до октября 2014 года они в рамках международного проекта совместно с США и Чили провели наблюдения с помощью трех других больших телескопов и добились значительного успеха.
？Результаты наших исследований указывают на то, что на ранней стадии существования Вселенной “черные дыры” в квазарах росли стремительнее, чем их галактика Вирца. Однако чтобы доказать эту теорию, нам предстоят дальнейшие исследования？, — признал Юрий Белецкий из вашингтонского Научного института Карнеги (Carnegie Institution for Science), участвовавший в этой работе.
Продолжающееся исследование должно дать ответы на дальнейшие вопросы
Руководитель данного исследования Сю-Бинь Ву убежден, что в процессе работы возникнут новые вопросы, в связи с чем нынешняя модель развития галактик на начальной стадии существования космоса еще претерпят изменения: ？Я уверен, что после нашего открытия многие астрономы продолжат поиски новых “черных дыр”, похожих на нашу？.
Таким образом, нет ничего удивительного в том, что SDSSJ0100+2802 вскоре вновь окажется в центре внимания ученых. ？Наше исследование продолжается, и в ходе него мы используем космический телескоп Hubble. Он вполне может помочь нам найти дальнейшие ответы на возникающие вопросы？, — добавил в свою очередь Сяохуэй Фан.
Источник: ИноСМИ, Автор: Харальд Цаун (Harald Zaun)
27.02.2015