Астрономы обнаружили редкую пару сливающихся квазаров в сталкивающихся галактиках
Астрономы обнаружили редкую пару активно питающихся сверхмассивных черных дыр или квазаров, находящихся на грани столкновения. Эта уникальная система, J0749+2255, была обнаружена в сталкивающихся галактиках, когда Вселенной было 3 миллиарда лет. Открытие дает представление о появлении сверхмассивных черных дыр и частоте слияний в ранней Вселенной.
Астрономы сделали редкое открытие в ранней Вселенной с участием двух активно питающихся сверхмассивных черных дыр — или квазаров — расположенных всего в 10 000 световых лет друг от друга, которые находятся на грани колоссального столкновения.
Используя набор космических и наземных телескопов, в том числе две обсерватории Маунакеа на Гавайях — обсерваторию WM Keck и Gemini North — исследователи обнаружили пару черных дыр, находящихся в центрах галактик.
Найти такую систему было трудно из-за сложности различения двух черных дыр по отдельности, когда они находятся так близко друг к другу.
Но в этой конкретной системе, названной J0749+2255, обе черные дыры были в активной фазе, пожирая газ и пыль, которые нагревались до очень высоких температурах.
Такая активность называется квазаром, явлением, которое происходит, когда черные дыры излучают огромное количество света в электромагнитном спектре, когда они поглощают материал.
J0749+2255 очень необычна, потому что в системе есть не один, а два квазара, которые активны одновременно и находятся достаточно близко, чтобы в конечном итоге слиться.
«Мы не видим много двойных квазаров в это раннее время во Вселенной. И именно поэтому это открытие так интересно», — говорят ученые.
Космическая обсерватория Gaia впервые обнаружила двойной квазар, получив изображения, которые указывают на два близко расположенных маяка света в молодой Вселенной. Затем астрономы использовали космический телескоп Хаббл, чтобы убедиться, что точки света на самом деле исходят от пары сверхмассивных черных дыр.
Затем последовали многоволновые наблюдения; Используя камеру ближнего инфракрасного диапазона второго поколения (NIRC2) обсерватории Кека в сочетании с ее системой адаптивной оптики, а также Gemini North, рентгеновскую обсерваторию Чандра и сеть радиотелескопов Very Large Array исследователи подтвердили, что два квазара не были двумя изображениями одного и того же квазара, созданными с помощью гравитационного линзирования.
«Процесс подтверждения был непростым, и нам понадобился набор телескопов, охватывающих спектр от рентгеновских лучей до радио, чтобы окончательно подтвердить, что эта система действительно является парой квазаров, а не, скажем, двумя изображениями квазара с гравитационной линзой», — сказал соавтор работы Юэ Шэнь.
Поскольку телескопы заглядывают в далекое прошлое, этого двойного квазара больше не существует. За прошедшие 10 миллиардов лет галактики-хозяева, вероятно, превратились в гигантскую эллиптическую галактику, подобную той, которую мы видим сегодня в локальной вселенной. И квазары слились, превратившись в гигантскую сверхмассивную черную дыру в ее центре.
В соседней гигантской эллиптической галактике M87 есть чудовищная черная дыра, масса которой в 6,5 миллиардов раз превышает массу нашего Солнца. Возможно, эта черная дыра выросла из одного или нескольких слияний галактик за последние миллиарды лет.
Появляется все больше свидетельств того, что большие галактики образуются в результате слияний. Меньшие системы объединяются, чтобы сформировать более крупные системы и далее все более крупные структуры. В ходе этого процесса внутри сливающихся галактик должны образоваться пары сверхмассивных черных дыр.
«Знание о популяции прародителей черных дыр в конечном итоге расскажет нам о появлении сверхмассивных черных дыр в ранней Вселенной и о том, насколько частыми могут быть эти слияния», — говорят исследователи.
«Мы начинаем раскрывать верхушку айсберга ранней популяции бинарных квазаров. В этом уникальность данного исследования. На самом деле оно говорит нам о том, что эта популяция существует, и теперь у нас есть метод идентификации двойных квазаров, расстояние между которыми меньше размера одной галактики».