«Джеймс Уэбб» обнаружил признаки самой ранней черной дыры из когда-либо открытых

Команда исследователей во главе с астрофизиком Роберто Майолино из Кембриджского университета с помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб» смогла подтвердить наличие сверхмассивной черной дыры в сердце очень далекой галактики. Черная дыра имела массу примерно в 1,6 миллиона солнечных всего через 400 миллионов лет после Большого взрыва. Это подтверждает гипотезу о том, что ранние сверхмассивные черные дыры формировались путем прямого коллапса из огромных сгустков газа, а не посредством аккреции и поглощения материи – этот процесс занял бы куда больше времени. При этом галактика с данной черной дырой известна уже несколько лет. Она была открыта с помощью телескопа «Хаббл», и некоторое время GN-z11 была самой далекой галактикой из увиденных – расстояние от нее 13,4 млрд световых лет. Затем «Джеймс Уэбб» смог обнаружить и более ранние галактики, а GN-z11 также исследовали с помощью этого более мощного инструмента. Авторам исследования удалось разделить спектральные следы излучения, исходящего от галактики. Анализ показал соответствие спектра процессу аккреции, который происходит в ней. По сути, почти весь ее свет и обеспечен сиянием перегретой материи, которая раскручивается до невероятной скорости в процессе поглощения сверхмассивной черной дырой.

Ученые предполагают, что GN-z11 обречена. Такая ранняя активность крупной черной дыры не оставит ей шансов на дальнейшее существование. Галактика эта примерно в сто раз меньше Млечного пути. Черная дыра поглотит большую часть материи, а мощные галактические ветры, связанные с этим процессом, раздуют остатки газа, которые могли бы послужить сырьем для звезд. Таким образом, активного формирования звезд у этой галактики не будет.

Новые достижения в теории образования сверхмассивных черных дыр

 Благодаря прорывам в астрономических наблюдениях ученые смогли подтвердить существование сверхмассивных черных дыр в центрах галактик. Недавняя публикация изображений черных дыр еще больше подогрела любопытство людей к черным дырам, предоставив дополнительные доказательства в поддержку общей теории относительности Эйнштейна. Масса этих сверхмассивных черных дыр колеблется от миллионов до миллиардов масс Солнца. Удивительно, но некоторые из этих черных дыр образовались менее чем через миллиард лет после Большого взрыва. Понимание того, как эти черные дыры сформировались и выросли до такой огромной массы за такой короткий промежуток времени, всегда было важной темой в современной астрофизике. Исследовательская группа, состоящая из Чи-Хон Линя и Ке-Чжун Чена из Института астрономии и астрофизики Китайской академии наук (ASIAA) и Чонгюань Хванга из Института астрономии Национального центрального университета, добилась значительных успехов в теории образования сверхмассивных черных дыр. Результаты исследования были опубликованы в Astrophysical Journal. Команда использовала моделирование слияний галактик с высоким разрешением, чтобы исследовать рост сверхмассивных черных дыр и их влияние на галактики. Ученые обнаружили, что рост черных дыр в основном происходит за счет аккреции молекулярных облаков во время слияний галактик.

Благодаря динамике гравитационных сил массивные молекулярные облака могут эффективно падать в центр галактики, быстро увеличивая скорость образования звезд в галактике и обеспечивая необходимые питательные вещества для быстрого роста черной дыры.

Это позволяет черным дырам, которые первоначально имели массу, равную нескольким миллионам солнечных масс, вырасти до миллиардов солнечных масс в течение нескольких сотен миллионов лет. Это успешно объясняет наблюдаемые свойства сливающихся галактик и их черных дыр.

Астрономы исследуют квазар SDSS J0823+2418 с помощью VODKA

Астрономы из Университета Иллинойса в Урбана-Шампейне изучили квазар SDSS J0823+2418 в рамках программы Varstrometry for Off-nucleus and Dual sub-Kpc AGN (VODKA). Исследование, опубликованное 6 июня на сервере предварительной печати arXiv, дает важную информацию об истинной природе этого квазара. Красное смещение SDSS J0823+2418 составляет 1,81. Предыдущие наблюдения предполагали, что SDSS J0823+2418 может быть двойным квазаром или одиночным квазаром, гравитационно линзованным галактикой на переднем плане. Одним из методов, который мог быть полезен при проверке этих двух гипотез, является варстрометрия. "Варстрометрия основана на переменных колебаниях в астрометрическом положении центра тяжести неразрешенного источника в течение серии наблюдений. Такая сигнатура может указывать на наличие двух отдельных источников с присущей им фотометрической изменчивостью, что позволяет собирать выборки двойных квазаров-кандидатов с физическим разделением в масштабе килопарсек", - пишет Арран К. Гросс, ведущий автор исследования. Изображение SDSS J0823+2418 показывает, что объект состоит из двух источников, обозначенных N и S, которые разделены приблизительно 0,64 угловыми секундами. Предыдущие исследования выявили различия в потоках на заданной длине волны между двумя источниками. Это позволяет предположить, что SDSS J0823+2418 состоит из двух уникальных источников, образующих двойную квазарную систему. Однако исследователи отметили, что если коэффициент потока постоянен в зависимости от длины волны, то разница может быть обусловлена увеличением линзы, не зависящим от длины волны.

В ходе нового исследования были обнаружены постоянные соотношения потоков (около 1,25−1,45) между источниками N и S в оптическом, ближнем инфракрасном, ультрафиолетовом и радиодиапазонах и, следовательно, сходные спектральные распределения энергии, что предполагает сильное гравитационное линзирование. Это подтверждается последующим моделированием, показывающим, что наиболее подходящие положения и величины, полученные в результате декомпозиции изображения, соответствуют сценарию сильного линзирования.

Астрономы отметили, что SDSS J0823+2418 является одним из примерно 100 подтвержденных квазаров с гравитационными линзами и высоким красным смещением. Они подчеркнули, что их выводы относительно SDSS J0823+2418 могут проложить путь для дальнейших исследований квазаров в рамках программы VODKA.

Астрономы озадачены крупнейшим в истории космическим взрывом

 Астрономы заявили в пятницу, что они идентифицировали "самый большой" космический взрыв, когда-либо наблюдавшийся, - огненный шар, в 100 раз больше нашей Солнечной системы, который внезапно начал полыхать в далекой вселенной более трех лет назад. Взрыв, получивший название AT2021lwx, не является самой яркой вспышкой, когда-либо наблюдавшейся во Вселенной. Этот рекорд по-прежнему принадлежит гамма-всплеску BOAT, зафиксированному в октябре. Филип Уайзман, астрофизик из британского университета Саутгемптона и ведущий автор нового исследования, сказал, что AT2021lwx считается "крупнейшим" взрывом, поскольку за последние три года он высвободил гораздо больше энергии, чем было произведено короткой вспышкой BOAT. Уайзман сказал агентству AFP, что это было "случайное открытие". Zwicky Transient Facility в Калифорнии впервые обнаружил 2021LWX во время автоматизированной съемки неба в 2020 году. Проанализировав различные длины волн света, астрономы пришли к выводу, что взрыв произошел примерно в восьми миллиардах световых лет от нас. Это намного дальше, чем большинство других новых вспышек света в небе, а значит, взрыв, стоящий за ними, должен быть намного сильнее. По оценкам Уайзмана, он примерно в два триллиона раз ярче Солнца. Астрономы рассмотрели несколько возможных объяснений. Одно из них заключается в том, что AT2021lwx является взрывающейся звездой, но вспышка в 10 раз ярче, чем любая ранее наблюдавшаяся сверхновая. Другая возможность - это так называемое событие приливного разрушения, когда звезда разрывается на части, когда ее засасывает в сверхмассивную черную дыру. Но AT2021lwx все еще в три раза ярче, чем те события, и Уайзман сказал, что их исследования не указывают в этом направлении.

Единственным сколько-нибудь сравнимым ярким космическим событием является квазар, когда сверхмассивные черные дыры поглощают огромное количество газа в центре галактик.

Но квазары, как правило, мерцают, в то время как AT2021lwx внезапно начал вспыхивать из ничего три года назад, и он все еще пылает, отметил Уайзман.

"Этой штуки мы никогда раньше не видели — она просто появилась из ниоткуда", - сказал Уайзман.

В новом исследовании международная команда исследователей изложила то, что, по их мнению, является наиболее вероятным сценарием.

Их теория заключается в том, что массивное одиночное облако газа — примерно в 5000 раз больше Солнца — медленно поглощается сверхмассивной черной дырой.

Но Уайзман сказал, что "в науке никогда не бывает уверенности". Команда работает над новыми моделями, чтобы увидеть, является ли их теория "полностью правдоподобной", добавил он.

Одна из проблем может заключаться в том, что сверхмассивные черные дыры находятся в центре галактик — для взрыва такого размера галактика должна была бы быть такой же огромной, как Млечный путь, сказал Уайзман.

Но никому не удалось обнаружить галактику в окрестностях AT2021lwx.

"Это абсолютная загадка", - признал Уайзман.

Странная полоса молодых звёзд может быть свидетельством убегающей сверхмассивной чёрной дыры.

Астрономы заметили потенциальную сверхмассивную чёрную дыру, удаляющуюся от своей родной галактики и несущуюся в космосе со скоростью около 6,4 миллионов километров в час в течение последних 39 миллионов лет. Команда, возглавляемая Йельским университетом, используя космический телескоп «Хаббл» и обсерваторию У. М. Кека на Гавайях, обнаружила очень тонкую, почти прямую полосу молодых звёзд и выброшенного газа. Это может быть след, оставленный чёрной дырой. Результаты изложены в исследовании, опубликованном в Astrophysical Journal Letters. «Ничего подобного никогда не наблюдалось нигде во Вселенной», – сказал Питер ван Доккум, профессор астрономии и физики Йельского университета и ведущий автор исследования. – «Мы давно знали, что сверхмассивные чёрные дыры существуют, и около 50 лет назад было предсказано, что иногда они могут выбрасываться из галактик. Если это правда, это будет первое свидетельство убегающей сверхмассивной чёрной дыры, подтверждающее этот прогноз». Команда учёных впервые обнаружила эту полосу из звёзд с помощью космического телескопа «Хаббл». Астрономы провели последующие наблюдения с помощью спектрометра LRIS и спектрографа NIRES обсерватории Кека. Оказалось, что длина звёздной полосы составляет 200 000 световых лет. Полоса простирается от компактной звездообразующей галактики. Свету от галактики потребовалось около 7,6 миллиардов лет, чтобы достичь Земли. Звёздный след, тянущийся за чёрной дырой, почти вдвое ярче, чем галактика-родитель, с которой он связан. Это указывает на то, что в нём находится множество новых звезд.

Обсерватория Кека также показала яркий сгусток ионизированного газа в верхней части следа. Вероятно, газ находится на месте чёрной дыры. Кроме того, в родной галактике линейного объекта, по-видимому, отсутствует чёрная дыра в центре или она не генерирует джеты, которые могут обнаружить телескопы.

Если узкий след из звёзд и газа действительно был создан чёрной дырой, выброшенной из своей родной галактики, у астрономов есть вероятное объяснение истории её происхождения. Сначала две галактики, обе содержащие в своих ядрах сверхмассивную чёрную дыру, сливаются. Затем, когда чёрные дыры кружатся друг вокруг друга в центре недавно слившейся галактики, третья сверхмассивная чёрная дыра из другой галактики вторгается в пару. Взаимодействие трио друг с другом создает нестабильную ситуацию, в результате чего одну из трёх чёрных дыр выкидывает.

Ван Доккум и его команда пытаются подтвердить, что их открытие является убегающей чёрной дырой. Они планируют провести наблюдения с помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб» и рентгеновской обсерватории «Чандра».