Астрономы обнаружили предшественника квазаров, блестящие маяки, питаемые поглощающими газ черными дырами с массами, эквивалентными миллионам или даже миллиардам Солнц. Находка проливает свет на тайну того, как квазары растут так быстро.
Глубокие наблюдения показали, что квазары существуют в полном объеме менее чем через 1 миллиард лет после Большого взрыва. Оглядываясь назад через пространство и время, чтобы найти эти объекты, это все равно, что найти горы, выросшие там, где накануне была плоская земля.
Чтобы узнать, как квазары становятся такими массивными так быстро, астрономы хотят найти квазары, прежде чем они затмят свои галактики-хозяева своим блеском. Но найти “до” фото может быть сложно, отчасти из-за того, как квазары, как полагают, растут.
Сюжет выглядит примерно так: встречаются две только что сформированные галактики в ранней Вселенной. Каждая из них может содержать уже массивную центральную черную дыру. При столкновении черные дыры галактик сливаются в одну, более массивную; газы, перенаправленные в центр, добавляют еще больше массы этому новорожденному бегемоту.
Один из лучших способов узнать, питается ли сверхмассивная черная дыра,-это рентгеновские лучи, испускаемые материалом, ближайшим к пасти. Но галактический разгром также вызывает интенсивное звездообразование, освещая галактику-хозяина, окутывая центр пылью и скрывая эти рентгеновские лучи из поля зрения. Только когда черная дыра питает ветры и/или струю, которые гасят звездообразование галактики, квазар в ее центре действительно сияет.
Такие предшественники квазаров (известные в технических терминах как активные ядра галактик толщиной с Комптона) были найдены раньше в относительно близкой вселенной. Но если квазары существуют в течение первого миллиарда лет Вселенной, то и предшественники тоже должны быть.
Во время обработки данных с изображения космического телескопа Хаббла, известного как Great Observatories Origins Deep Survey (GOODS), Сейджи Фудзимото (Центр космического рассвета, Дания) и его коллеги обнаружили именно такого раннего предтечу квазара, сообщив о результатах в Nature.
Галактика, получившая название GNz7q, существовала всего через 700 миллионов лет после Большого взрыва и переживает огромную звездную вспышку, ежегодно рождая около 1600 звезд. (Галактика Млечный Путь, для справки, составляет всего пару звезд в год.) Линия излучения, связанная с этим звездообразованием, подтверждает крайнее расстояние галактики от Земли.
Наблюдаемая яркость GNz7q на инфракрасной длине волны показывает картину, похожую на более близкие квазары, но покрасневшую от пыли так же, как пыль в воздухе краснеет на закатах. Изображения рентгеновской обсерватории Чандра того же поля показывают, что галактика испускает очень мало или вообще не излучает рентгеновских лучей, что является еще одним признаком того, что пыль окутывает активность в центре галактики.
Если внутри этой галактики есть активная сверхмассивная черная дыра, то это doozy: примерно в 10 миллионов раз больше массы Солнца и подача со скоростью настолько экстремальной, что вскоре она будет изрыгать газ со скоростью выше, чем-то, что входит.
Есть шанс, что вместо поглощающей газ черной дыры вместо этого есть ядро интенсивного звездообразования. Фудзимото и его коллеги утверждают, что это маловероятно, потому что ультрафиолетовый свет должен исходить из такого компактного источника, что для этого потребуется экстремальное количество звездообразования, превышающее 5000 солнц в год.
Однако Райан Хикокс (Дартмутский колледж), который не участвовал в исследовании, указывает, что это реальная возможность. “В более близкой вселенной есть галактики, для которых звездообразование, как известно, почти (если не совсем) столь же компактно, как наблюдается здесь”, — отмечает он. “Таким образом, альтернативная возможность, как предполагает статья, что это может быть чрезвычайно компактное звездообразование, которое было бы уникальным для ранней вселенной, определенно правдоподобна”.
В конечном счете, дополнительные наблюдения помогут определить, что содержит эта далекая галактика, будь то окутанная пылью сверхмассивная черная дыра или интенсивная фабрика звезд.
