Астрономы обнаружили 83 сверхмассивные черные дыры

Астрономы из Японии, Тайваня и Принстонского университета обнаружили 83 квазара, питаемых сверхмассивными черными дырами, которые возникли в то далекое время,когда возраст Вселенной составлял менее 10 процентов нынешнего возраста.

«Примечательно, что такие массивные плотные объекты смогли сформироваться так скоро после Большого взрыва», — сказал Майкл Стросс, профессор астрофизических наук в Принстонском университете, который является одним из соавторов исследования.

«Понимание того, как черные дыры могут образовываться в ранней Вселенной, и насколько они распространены, является проблемой для наших космологических моделей».

Открытие значительно увеличивает число черных дыр, известных в ту эпоху, и впервые показывает, насколько они были распространены на заре истории Вселенной. Кроме того, оно дает новое представление о влиянии черных дыр на физическое состояние газа в ранней Вселенной в ее первый миллиард лет. Исследование опубликовано в серии из пяти статей, опубликованных в «Астрофизическом журнале» и «Публикации астрономической обсерватории Японии».

Сверхмассивные черные дыры, найденные в центрах галактик, могут быть в миллионы или даже миллиарды раз массивнее Солнца. Хотя они распространены сегодня, неясно, когда они впервые образовались и сколько их существовало в ранней Вселенной.

Сверхмассивная черная дыра становится видимой, когда газ оседает на ней, заставляя ее сиять как «квазар». Предыдущие исследования были чувствительны только к очень редким, наиболее светящимся квазарам и, следовательно, к самым массивным черным дырам. Новые открытия исследуют популяцию более слабых квазаров, приводимых в действие черными дырами с массами, сопоставимыми с большинством черных дыр, наблюдаемых в современной Вселенной.

Исследовательская группа использовала данные, полученные с помощью самого современного прибора «Hyper Suprime-Cam» (HSC), установленного на телескопе Subaru, Национальной астрономической обсерватории Японии, который находится на вершине горы Маунакеа на Гавайях. HSC имеет гигантское поле зрения — 1,77 градуса в поперечнике или в семь раз больше площади полной луны. Команда HSC исследовало небо в течение 300 ночей телескопического времени, распределенного на пять лет.

Команда астрономов выбрала отдаленных кандидатов на квазары из конфиденциальных данных опроса HSC. Затем они провели интенсивную наблюдательную кампанию, чтобы получить спектры этих кандидатов, используя три телескопа: телескоп Subaru; Gran Telescopio Canarias на острове Ла-Пальма на Канарах, Испания; и телескоп Gemini в Чили.

Наблюдение выявило 83 неизвестных ранее очень далеких квазара. Вместе с 17 квазарами, уже известными в регионе исследования, ученые обнаружили, что на кубический гига-световый год (10⁹) приходится примерно одна сверхмассивная черная дыра — иными словами, если вы разделите Вселенную на воображаемые кубы, сторона которых равна миллиарду световых лет, каждый будет содержать одну сверхмассивную черную дыру.

Квазары, наблюдаемые в этом исследовании, находятся на расстоянии около 13 миллиардов световых лет от Земли; другими словами, мы видим их такими, какими они были 13 миллиардов лет назад. Поскольку Большой Взрыв произошел 13,8 миллиардов лет назад, мы словно оглядываемся назад во времени, наблюдая, как эти квазары и сверхмассивные черные дыры появились только через 800 миллионов лет после возникновения Вселенной.