Самый ранний из известных квазаров объясняет существование гигантских черных дыр

Астрономы зафиксировали один из самых ранних известных мерцающих квазаров, свет которого добирался до Земли более 13 миллиардов лет. Работа опубликована в журнале Nature Astronomy.

Объект получил обозначение J0439+1634 и относится к числу активных галактических ядер, питаемых сверхмассивными чёрными дырами. Его излучение оказалось настолько древним, что позволяет изучать процессы, происходившие в эпоху, когда Вселенной было около 850 миллионов лет, в период так называемого космического рассвета.

Квазар отличается необычным поведением: его свет демонстрирует мерцание, связанное с неравномерным падением вещества в чёрную дыру. По словам Джин Люн из Массачусетского технологического института, такие колебания отражают структуру аккреционного диска и характер поглощаемого материала. Анна-Кристина Эйлерс из Массачусетского технологического института отметила, что подобные процессы питания и структуры уже существовали на ранних этапах космической истории, несмотря на иные условия среды.

Квазары считаются одними из самых ярких объектов во Вселенной, их светимость может превосходить излучение целых галактик. В случае J0439+1634 наблюдается особенно высокая активность, что делает объект заметным даже на огромных расстояниях.

Фиксация мерцания в ранней Вселенной оказалась сложной задачей. По мере расширения пространства происходит красное смещение, при котором световые волны растягиваются и смещаются в более длинный диапазон. Этот эффект влияет и на восприятие времени: краткие изменения яркости могут наблюдаться как длительные колебания.

Для анализа использовались данные наземных и космических обсерваторий, включая миссию НАСА NEOWISE (Near-Earth Object Wide-field Infrared Survey), которая с 2010 по 2024 год создавала инфракрасную карту неба. Наблюдения показали беспорядочное мерцание квазара на протяжении 14 лет, которое сравнили с колебаниями пламени свечи.

Измерения в разных диапазонах, включая инфракрасное и рентгеновское излучение, позволили оценить массу объекта более чем в 600 миллионов солнечных масс. Для сравнения, сверхмассивная чёрная дыра Стрелец A* в центре Млечного Пути имеет массу около 4 миллионов солнечных масс.

Яркость J0439+1634 оценивается примерно в 12 триллионов Солнц. Анализ потоков вещества дал возможность восстановить структуру его аккреционного диска. Он оказался относительно плоским и упорядоченным, тогда как для столь ранних объектов ожидались более хаотичные и «раздутые» формы.

Исследователи считают, что процессы быстрого роста чёрных дыр могли происходить значительно раньше, чем предполагалось ранее. Работа также открывает новые подходы к оценке массы древних квазаров и помогает уточнить размеры «зародышей» сверхмассивных чёрных дыр, сформировавшихся в молодой Вселенной.

Дальнейшие исследования направлены на поиск ещё более ранних квазаров с использованием новых инструментов, включая обсерваторию имени Веры К. Рубин в Чили и космический телескоп имени Нэнси Грейс Роман.

Читайте также: