Астрономы при помощи наземных и космических телескопов обнаружили два кандидата в двойные квазары, которые существовали во времена, когда возраст Вселенной составлял три миллиарда лет. Расстояние между сверхмассивными черными дырами в одном из кандидатов оценивается в 11,4 тысячи световых лет. Статья опубликована в журнале Nature.

Считается, что в ранней Вселенной события слияния галактик происходили достаточно часто, что приводило к образованию двойных систем из центральных сверхмассивных черных дыр, которые в итоге сливались в одну черную дыру. Поиск таких систем, где расстояние между черными дырами составляет несколько килопарсек, при значениях красного смещения z>2 важен для разрешения загадки механизмов образования и быстрого роста сверхмассивных черных дыр в ранней Вселенной, в настоящее время не существует ни одной подтвержденной двойной системы при z>2, где расстояние между черными дырами было бы меньше 10 килопарсек (около 33 тысяч световых лет).

Группа астрономов во главе с Юэ Шенем ( Yue Shen) из Иллинойсского университета сообщила об открытии двух двойных квазаров J0749+2255 и J0841+4825 при z> 2, которое было сделано при анализе данных наблюдений за 15 интересными кандидатами при помощи космических телескопов Gaia и «Хаббл», а также обзора неба SDSS и других наземных телескопов. Сами квазары представляют собой ядра двух активных галактик, в которых находятся сверхмассивные черные дыры, поглощающие вещество.

Значение красного смещения для J0749+2255 составило 2,17, а для J0841+4825 — 2,95, что означает, что квазары существовали, когда возраст Вселенной составлял около 3 миллиардов лет. В случае J0841+4825 астрономам удалось оценить расстояние между квазарами, которое составило 11,4 тысячи световых лет. Ученые отмечают, что существует вероятность того, что мы наблюдаем два изображения одного и того же квазара, созданные гравитационной линзой, находящейся между нами и квазаром, однако она достаточно мала — около пяти процентов. Существует также вероятность того, что это физическая пара квазаров, образованная не в результате слияния двух галактик.

Полученные результаты позволили дать оценку распространенности подобных систем при z>2: около десяти процентов наблюдаемых оптических квазаров могут содержать двойные системы сверхмассивных черных дыр, разделенных расстоянием в несколько килопарсек. Ожидается, что окончательно подтвердить открытия позволят будущие наблюдения космического телескопа «Джеймс Уэбб».

https://nplus1.ru/news/2021/04/08/double-quasar

Карта покрывает 4% северной части неба. Для построения изображения применялись специальные алгоритмы, которые каждые 4 секунды корректировали помехи, вносимые ионосферой Земли.

Источник

На этом снимке телескопа “Хаббл” видна игра ярких лучей и тёмных теней, исходящих от пылающего ядра соседней активной галактики IC 5063, где находится сверхмассивная чёрная дыра. Авторы и права: NASA / ESA / Hubble / STScI / W.P. Maksym, CfA.

Астрономы с помощью космического телескопа “Хаббл” (НАСА / ЕКА) наблюдали впечатляющую игру света и тени в ярком центре IC 5063, активной галактики, находящейся на расстоянии 156 миллионов световых лет от нас в южном созвездии Индеец.

Исследователи полагают, что кольцо имеющее форму тора и состоящее из пыльного материала, окружающее центральную чёрную дыру IC 5063, отбрасывает свою тень на близлежащий межзвёздный материал. Согласно их сценарию, это взаимодействие света и тени может происходить, когда свет, испускаемый сверхмассивной чёрной дырой, попадает на тор; свет проходит через щели в торе, образуя яркие конусообразные лучи; однако более плотные области тора блокируют часть света, отбрасывая длинные тёмные тени на всю галактику.

“Меня больше всего взволновала идея тени от тора, потому что это действительно крутой эффект, который, мы не видели раньше на других изображениях”, – сказал доктор Питер Максим, астроном Смитсоновского центра астрофизики.

Более точное знание геометрии тора имеет большое значение для любого, кто пытается понять поведение сверхмассивных чёрных дыр и их окружения.

По мере развития галактики она непрерывно взаимодействует со своей центральной чёрной дырой.

Аккреционный диск чёрной дыры. Авторы и права: Cepheia / ShutterstockCom.

Изучение тора IC 5063 важно, потому что он направляет материал в сторону чёрной дыры.

Если интерпретация “тени” верна, то тёмные лучи косвенно свидетельствуют о том, что тор в IC 5063 может быть очень тонким, а это объясняет, почему свет просачивается по всей его структуре.

Наблюдения подобных чёрных дыр с помощью космической обсерватории “Чандра” (НАСА) позволили обнаружить рентгеновские лучи, выходящие из щелей в торе.

“Отверстия могут возникнуть из-за того, что диск закручивается внутренними силами, что приводит к его деформации”, – сказал доктор Максим.

Возможно, искривление создаёт достаточно большие промежутки, чтобы часть света могла пройти сквозь них, и, когда тор вращается, лучи света могли бы распространяться по галактике, словно лучи маяка в тумане.

Хотя астрономы изучали эту галактику на протяжении десятилетий, для того, чтобы сделать это удивительное открытие, понадобился не учёный а астроном-любитель.

Поток частиц, исходящих из полюса чёрной дыры в центре блазара. Авторы и права: DESY / Science Communication Lab.

Джуди Шмидт, художник и астроном-любитель из Модесто, штат Калифорния, обнаружила тёмные тени при обработке снимков телескопа “Хаббл” в декабре 2019 года.

Она выбрала из архива “Хаббла” именно эту галактику, потому что её интересуют галактики с активными ядрами.

Конусообразные тени не были видны на исходных снимках, поэтому Шмидт была удивлена, увидев их на обработанном изображении.

“Я понятия не имела, что они там были, и даже после того, как я обработала изображения, я продолжала моргать, задаваясь вопросом, вижу ли я то, что, как я думала, я вижу”, – сказала Шмидт.

Это открытие было бы невозможно без проницательного видения “Хаббла”, который, чувствителен к слабым объектам и имеет достаточно большое поле зрения, чтобы сфотографировать всю галактику целиком.

Результаты исследования будут опубликованы в журнале Astrophysical Journal Letters.

universetoday.ru

Сверхмассивная чёрная дыра в центре галактики. Авторы и права: ESO / L. Calçada.

Недавнее исследование предполагает возможное существование “невероятно больших чёрных дыр” (SLAB), которые даже больше, чем сверхмассивные чёрные дыры, уже наблюдаемые в центрах большинства галактик.

В своём исследовании, профессор Бернард Карр из Школы физики и астрономии вместе с Ф. Кюнелем (Мюнхен) и Л. Визинелли (Фраскати), изучали, как эти SLAB могут формироваться и какие ограничения могут иметь их размеры.

Хотя есть доказательства существования сверхмассивных чёрных дыр (СМЧД) в ядрах галактик – с массой от миллиона до десяти миллиардов раз большей чем масса Солнца – предыдущие исследования предложили верхний предел их размера из-за нашего нынешнего взгляда на то, как такие чёрные дыры образуются и растут.

Существование SLAB могло бы предоставить исследователям мощный инструмент для космологических тестов и улучшить наше понимание ранней Вселенной.

Бросить вызов существующим идеям

Широко распространено мнение, что сверхмассивные чёрные дыры образуются внутри родительской галактики и вырастают до своих больших размеров, поглощая звёзды и газ из своего окружения или сливаясь с другими чёрными дырами. В этом случае существует верхний предел их массы, несколько превышающий десять миллиардов солнечных масс.

В своей работе исследователи предлагают другую возможность образования сверхмассивных чёрных дыр, которая может обойти этот предел. Они полагают, что SLAB могут быть “изначальными”, образовавшимися в ранней Вселенной, задолго до появления галактик, чёрными дырами.

Компьютерная модель слияния двух сверхмассивных чёрных дыр в центре галактики PG 1302-102. Авторы и права: NASA / CXC / A. HOBART, JOSH BARNES (U. OF HAWAII), JOHN HIBBARD (NRAO).

Поскольку “изначальные” чёрные дыры не образуются из коллапсирующей звезды, они могут иметь широкий диапазон масс. Они могут быть, как очень маленькие, так и колоссально большие.

Профессор Бернард Карр сказал: “Мы уже знаем, что чёрные дыры существуют в широком диапазоне масс, причем сверхмассивная чёрная дыра в четыре миллиона солнечных масс находится в центре нашей собственной галактики. Хотя в настоящее время нет доказательств существования SLAB, вполне возможно, что они могут существовать, а также могут находиться вне галактик в межгалактическом пространстве. Однако, что удивительно, идея SLAB до сих пор в значительной степени игнорируется”, – сказал профессор Бернард Карр.

В новом исследовании учёные предложили варианты того, как эти SLAB могут формироваться, и они надеются, что их работа начнёт мотивировать дискуссии среди сообщества.

Понимание тёмной материи

Считается, что тёмная материя составляет около 80 процентов обычной массы Вселенной. Хотя мы не можем этого видеть, исследователи считают, что тёмная материя существует из-за её гравитационного воздействия на видимую материю, такую как звёзды и галактики. Однако мы до сих пор не знаем, что такое тёмная материя.

Первичные чёрные дыры – один из потенциальных кандидатов. Идея их существования восходит к 1970-м годам, когда профессор Карр и профессор Стивен Хокинг предположили, что в первые моменты существования Вселенной колебания её плотности могли привести к коллапсу некоторых областей в чёрные дыры.

Сами по себе SLAB не могут объяснить тёмную материю, но если они вообще существуют, то это будет иметь важные последствия для нашего понимания ранней Вселенной.

universetoday.ru