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».

Астрономы обнаружили одну из самых больших черных дыр

В 1931 году индийско-американский физик Субрахманьян Чандрасекхар предложил дополнение к общей теории относительности Эйнштейна, которое постулировало существование черных дыр. К 1972 году астрономы получили первые убедительные доказательства существования этих объектов в нашей Вселенной. Наблюдения за квазарами и центром Млечного Пути показали, что большинство массивных галактик имеют в своих ядрах сверхмассивные черные дыры (СМЧД). С тех пор изучение черных дыр показало, что эти объекты различаются по размеру и массе - от микрочерных дыр (МЧД) и промежуточных черных дыр (ПЧД) до сверхмассивных черных дыр (СМЧД). Используя астрономическое моделирование и метод, известный как гравитационное линзирование, международная группа астрофизиков обнаружила, возможно, самую большую черную дыру из когда-либо наблюдавшихся. Эта сверхмассивная черная дыра (UMBH) имеет массу, примерно в 30 миллиардов раз превышающую массу нашего Солнца, и находится вблизи центра скопления галактик Abell 1201, примерно в 2,7 миллиардах световых лет от Земли. Это первый случай обнаружения черной дыры с помощью гравитационного линзирования, который может позволить исследованиям, направленным на поиск черных дыр в более далеком космосе и углубить наше понимание их размеров и масштабов.

Исследование проводилось учеными из Центра внегалактической астрономии (CEA) Даремского университета, Института астрофизики Макса Планка (MPIA) и Исследовательского центра Эймса НАСА. Исследование проводилось под руководством доктора Джеймса Найтингейла при поддержке Космического агентства Великобритании (UKSA), Королевского общества, Совета по научно-техническим средствам (STFC) и Европейского исследовательского совета (ERC). Статья с описанием полученных результатов недавно появилась в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Гравитационное линзирование (ГЛ) - это явление, предсказанное общей теорией относительности, которая описывает, как искривление простра времени искажается из-за присутствия массивных объектов. Эта техника предполагает использование астрономами массивных объектов на переднем плане (например, галактик или скоплений галактик) для усиления света от более удаленных объектов. Это позволяет астрономам изучать объекты, которые иначе были бы недоступны для них либо из-за расстояния, либо из-за наличия других объектов на той же линии видимости. Эта техника также позволяет астрономам более детально изучать удаленные объекты, такие как скопление Abell 1201.

Доктор Найтингейл и его коллеги начали изучать это скопление в 2004 году, когда профессор Аластер Эдж, астроном Даремского университета и соавтор данной работы, просмотрел снимки галактического обзора и заметил в его окрестностях гигантскую линзу. Для этого исследования доктор Найтингейл, профессор Эдж и их коллеги изучили данные космического телескопа "Хаббл" (HST) в нескольких диапазонах, включая видимый свет, рентгеновские лучи и другие длины волн. Следуя за тем, что увидел Хаббл много лет назад, команда сравнила данные с моделированием на новом суперкомпьютере DiRAC COSmology MAchine 8 (COSMA8) в Даремском университете.

Используя программное обеспечение с открытым исходным кодом (PyAutoLens), на которое полагаются астрономы для моделирования сильных линз, команда смоделировала свет, проходящий между Abell 2021 и Землей несколько тысяч раз. Каждая симуляция включала черную дыру с различной массой и то, как это повлияет на путь света, который он проделает за 2,7 миллиарда лет, чтобы достичь Земли. Результаты показали, что СМЧД, расположенная в галактике переднего плана, более чем в 30 миллиардов раз массивнее нашего Солнца, объясняет то, что увидел Хаббл. Астрономы редко видят черные дыры такой массы, и эта находка (если она подтвердится) станет самой большой черной дырой из когда-либо обнаруженных.

Кроме того, впервые астрономы использовали технику гравитационной линзы для обнаружения такой массивной черной дыры. Более того, это может помочь астрономам в будущем узнать больше о СМЧД. Обычно астрономы в основном ограничиваются изучением активных черных дыр из-за их яркости в нескольких диапазонах длин волн. Это вызвано тем, что газ и пыль притягиваются к черным дырам и образуют плотно прилегающие диски, которые разгоняются до скоростей, приближающихся к скорости света (релятивистская скорость).

В результате материал в диске становится высокоэнергетичным, испуская излучение в видимом свете, инфракрасном, рентгеновском, радиоволновом и других диапазонах. То же самое происходит, когда материал вливается и аккрецирует на поверхность черной дыры, разрываясь на субатомном уровне. Это характерно для активных галактических ядер (АГЯ), когда центр галактики светится ярче, чем все звезды в галактических дисках. Данное исследование показало, как по наличию мощного АГЯ можно судить о спящих черных дырах, которые светятся значительно слабее.

Команда надеется, что это исследование приведет к более глубокому изучению черных дыр, чему будет способствовать новый класс 30-метровых телескопов, которые начнут работать в ближайшем будущем. К ним относятся Чрезвычайно большой телескоп (ELT), Гигантский Магелланов телескоп (GMT) и Тридцатиметровый телескоп (TMT), которые будут сочетать большую чувствительность с адаптивной оптикой и интерферометрами. Вместе с улучшенным анализом данных и новыми методами астрономы, вероятно, смогут изучить еще более удаленные черные дыры и получить дополнительные сведения об этих чудовищах.

Яркий гамма-всплеск раскрывает новые тайны устройства Вселенной

9 октября 2022 года интенсивный импульс гамма-излучения пронесся по нашей Солнечной системе, подавив детекторы гамма-излучения на многочисленных орбитальных спутниках. Новый источник, получивший название GRB 221009A, оказался самым ярким гамма-всплеском (GRB) из когда-либо зарегистрированных. В новом исследовании, опубликованном в Astrophysical Journal Letters, наблюдения GRB 221009A, охватывающие диапазон от радиоволн до гамма-лучей, включая наблюдения на миллиметровых волнах с помощью Субмиллиметрового массива (SMA) Центра астрофизики Гарварда и Смитсоновского института, проливают новый свет на происхождение этих экстремальных космических взрывов. Гамма-излучение GRB 221009A продолжалось более 300 секунд. Астрономы полагают, что такие «длительные» гамма-всплески – это крик о рождении черной дыры, образующейся в результате коллапса ядра массивной и быстро вращающейся звезды. Новорожденная черная дыра испускает мощные струи плазмы со скоростью, близкой к скорости света, которые пронизывают коллапсирующую звезду насквозь и сияют в гамма-лучах. Поскольку GRB 221009A был самым ярким всплеском, когда-либо зарегистрированным, настоящая загадка заключалась в том, что произойдет после первоначального всплеска гамма-излучения. «Когда струи врезаются в газ, окружающий умирающую звезду, они создают яркое «послесвечение» света по всему спектру», – говорит Танмой Ласкар, доцент кафедры физики и астрономии Университета Юты и ведущий автор исследования. – ««Послесвечение» исчезает довольно быстро, а это значит, что мы должны быть быстрыми и ловкими, чтобы уловить свет до того, как он исчезнет, унося с собой все секреты».

Проанализировав и объединив данные, полученные с SMA и других телескопов по всему миру, астрономы были сбиты с толку: измерения на миллиметровых и радиоволнах оказались намного ярче, чем ожидалось, исходя из видимого и рентгеновского излучения.

«Это один из самых подробных наборов данных, которые мы когда-либо собирали, и ясно, что миллиметровые и радиоданные просто ведут себя не так, как ожидалось», – говорит научный сотрудник CfA Иветт Чендес. – «Несколько гамма-всплесков в прошлом показали кратковременное превышение миллиметрового и радиоизлучения, которое, как считается, является признаком ударной волны в самой струе, но в GRB 221009A избыточное излучение ведет себя совершенно иначе, чем в этих прошлых случаях. Вполне вероятно, что мы обнаружили совершенно новый механизм генерации избыточных миллиметровых и радиоволн».

Одна из возможностей, говорит Чендес, заключается в том, что мощная струя, создаваемая GRB 221009A, более сложна, чем в большинстве GRB: «Возможно, что видимый и рентгеновский свет генерируются одной частью струи, в то время как ранние миллиметровые и радиоволны генерируются другим компонентом».