Астрономи виявили в молодому Всесвіті “сполучну ланку” між звичайними галактиками і квазарами. Судячи з властивостей, це майбутня надмасивна чорна діра, яка формувалася, коли Всесвіту було всього 750 мільйонів років.
Вважається, що надмасивні чорні діри формуються протягом мільярдів років, зливаючись з іншими дірами і поглинаючи навколишню матерію. Але ми знаходимо такі величезні об’єкти в молодому Всесвіті. Астрономи висувають різні припущення про те, як перші надмасивні діри могли сформуватися за дуже короткий, за астрономічними мірками, відрізок часу. Можливо, нове відкриття допоможе розібратися в цьому питанні.
“Виявлений об’єкт з’єднує дві рідкісні популяції небесних об’єктів: пилові зореутворюючі галактики (DSFGs) та яскраві квазари. З його допомогою нам вдасться розібратися, як в ранньому Всесвіті могли швидко формуватися надмасивні чорні діри», — коментує Сейджі Фуджімото (Seiji Fujimoto), постдокторант з Інституту Нільса Бора при Копенгагенському університеті. Результати дослідження міжнародна команда вчених опублікувала в журналі Nature.
Квазари – одні з найяскравіших джерел радіовипромінювання у Всесвіті. За допомогою знімків “Хаббла” та інших потужних телескопів астрономи визначили, що квазари завжди знаходяться в центрах галактик. Закріпилося припущення, що квазари — це надмасивні чорні діри, які активно поглинають навколишню матерію. Падаючи в дірку, матерія нагрівається через тертя і починає яскраво світитися.
На момент формування об’єкта GNz7q, яким ми його бачимо, Всесвіту було всього 750 мільйонів років. Він знаходиться в центрі галактики, де зірки народжуються в 1600 разів швидше, ніж в Чумацькому Шляху. Галактика і об’єкт яскраво світяться в інфрачервоному і ультрафіолетовому діапазонах. Таке світіння не може бути викликане однією лише галактикою, але частково збігається з патерном випромінювання від активної чорної діри.
Зазвичай краї акреційного диска чорної діри світяться ультрафіолетовим випромінюванням, а центр – рентгенівським. У галактиці з об’єктом GNz7q “Хаббл” засік ультрафіолетове світіння, але не виявив рентгенівське. Виходить, центр галактики все ще прихований нагрітим пилом, що пояснює інфрачервоне світіння, а ось зовнішні регіони від пилу вже позбулися.
Така інтерпретація даних повністю збігається з теоретичними припущеннями про формування перших надмасивних чорних дір. Як пояснює астрофізик Гебріель Браммер (Gabriel Brammer) з Інституту Нільса Бора, «теоретики передбачали, що такі чорні діри росли дуже швидко: в пиловій зореутворюючій галактиці з’являвся компактний об’єкт, червоний через оточуючий пил, але, відкинувши пил і газ, він ставав ясним і яскравим».
Вчені вже знаходили в молодому Всесвіті яскраві квазари, проте знайти такий об’єкт на етапі формування вдалося вперше.
Цікаво, що об’єкт GNz7q знайшовся в центрі добре вивченого шматочка неба, так званого Hubble GOODS North field. Помітити його вдалося завдяки докладній базі даних в широкому діапазоні хвиль. Тепер команда вчених планує цілеспрямовано шукати об’єкти подібні GNz7q, в тому числі за допомогою даних, які надійдуть від космічного телескопа «Джеймс Вебб».