Космический рекорд: астрономы обнаружили самый старый квазар в космосе. Сверхмассивной черной дыре более 13 миллиардов лет. Странная вещь: хотя квазар появился всего через 690 миллионов лет после Большого Взрыва, это настоящий массовый гигант, как сообщают исследователи в журнале «Nature». Также интересно: свет квазара дает представление о периоде потрясений во Вселенной, реионизации.
Квазары являются одними из самых ярких объектов в космосе: свет от этих активных галактик виден на расстоянии миллиардов световых лет и, следовательно, дает уникальную возможность заглянуть в ранние дни Вселенной. Он образуется, когда сверхмассивная дыра в центре такой галактики всасывает и поглощает большое количество материи.
Несмотря на огромное сияние, очень далекие старые квазары редки и их трудно обнаружить. Пока что астрономы обнаружили только около 100 квазаров старше двенадцати миллиардов лет. И только один из них достигает почти 13 миллиардов лет. Астрономы определили для его света красное смещение z=7,1, что соответствует возрасту в 12,9 миллиардов лет.
Тщательная охота
Новый рекордсмен: астрономы во главе с Эдуардо Баньядосом из Института науки Карнеги в Пасадене обнаружили квазар, который находится еще дальше, чем все предыдущие находки. Они отследили его, сравнив данные трех разных обзоров неба.
Астрономы специально искали объекты, которые появляются в инфракрасных телескопах из-за их большого красного смещения, но не на изображениях оптических телескопов. Во время этих поисков они поймали космический объект: квазар J1342+0928. Чтобы узнать больше о возрасте и свойствах этого объекта, они наблюдали за квазаром с помощью нескольких мощных телескопов и анализировали его световой спектр.
Всего 690 миллионов лет после Большого Взрыва
Результат: J1342+0928 - самый старый и самый далекий квазар. Он имеет красное смещение 7,54, как показал спектральный анализ. «Таким образом, его свет исходит всего через 690 миллионов лет после Большого взрыва», - сообщают Баньядос и его коллеги. Возраст Вселенной тогда составлял всего пять процентов от нынешнего. Недавно обнаруженный квазар является самым старым из когда-либо обнаруженных.
Тоже захватывающе: новый рекордсмен родом из эпохи потрясений в космосе - эпохи реионизации. Во время этой фазы интенсивный свет молодых звезд лишает до сих пор нейтральный газообразный водород электронов, тем самым ионизируя его. «Реионизация была последним крупным фазовым переходом во Вселенной», - объясняет Баньядос. Но когда и как именно произошла реионизация, выяснено лишь частично.
Реионизация все еще выполнялась
Квазар J1342+0928 теперь дает еще одну подсказку. Потому что спектральный анализ его света предполагает, что часть водорода в его среде должна быть нейтральной - в зависимости от метода расчета от 38 до 77 процентов. По мнению астрономов, это могло указывать на то, что в то время реионизация еще не была завершена.
«Тот факт, что оба известных квазара с красным смещением Z>7 демонстрируют признаки нейтрального водорода, подтверждает, что наши наблюдения достигли эпохи реионизации», - заявляют исследователи. Таким образом, новые наблюдения квазаров подтверждают те космологические модели, в которых реионизация заканчивается относительно поздно в космической истории.
Слишком массивно для своего времени?
И еще кое-что необыкновенное: J1342+0928 очень яркая и чрезвычайно массивная. По подсчетам астрономов, квазар выделяет примерно в 40 триллионов раз больше энергии в секунду, чем Солнце. По яркости и световому спектру исследователи также определили, что сверхмассивная черная дыра должна была иметь массу около 800 миллионов солнечных. Для сравнения: черная дыра в центре Млечного Пути имеет массу около трех миллионов солнечных.
«Объяснение того, как этот объект накопил всю эту массу менее чем за 690 миллионов лет, является настоящим вызовом для наших теорий роста таких сверхмассивных черных дыр», - говорит Баньядос. Роберт Симко из института Кавли добавляет: «В то время Вселенная была еще недостаточно взрослой, чтобы образовалась такая большая черная дыра, - это очень озадачивает».
Потому что это означает либо то, что ранние черные дыры росли быстрее, чем считалось ранее, либо то, что прародитель этого космического гиганта должен был достичь значительных размеров менее чем через 100 миллионов лет после Большого взрыва.
Уникальная информация
Первые наблюдения этого квазара уже дали ценную информацию о ранней истории космоса и подняли новые вопросы. «Это очень захватывающее открытие», - говорит соавтор Дэниел Стерн из Лаборатории реактивного движения НАСА. Он и его коллеги надеются, что последующие наблюдения раскроют больше деталей об этом квазаре и его эпохе.
Астрономы также хотят продолжить поиск таких же далеких квазаров.«Мы надеемся, что с еще более чувствительными установками следующего поколения, которые будут построены в течение следующих нескольких лет, мы сможем сделать еще много захватывающих открытий в ранней Вселенной», - сказал Стерн..