Российские астрофизики изучили крупную черную дыру в очень ранней Вселенной

Ученые увидели, какой была Вселенная в первые сотни лет после Большого взрыва

Очень яркий и очень далекий от нашей Галактики блазар – сверхмассивную черную дыру, испускающую радиоизлучление прямо в сторону Земли, изучила международная группа ученых, в составе которой были и астрофизики из российского МФТИ. Исследователи по сути, заглянули в прошлое, так как сигнал от этой черной дыры шел до нас в течение 11 миллиардов лет. Блазар «подсветил» ученым то время, когда наша Вселенная была почти в 10 раз моложе. Таким образом была подтверждена теория о том, что плотность вещества в ранней Вселенной была гораздо больше, чем сейчас, что в свою очередь укрепляет версию о Большом Взрыве. Работа опубликована в журнале Astrophysical Bulletin, издаваемом Специальной астрофизической обсерваторией РАН.

тестовый баннер под заглавное изображение

Сначала напомним о том, что такое блазары и чем они отличаются от обычных черных дыр, и квазаров. В центрах большинства крупных галактик скрываются сверхмассивные черные дыры – объекты с массой от миллионов до миллиардов масс нашего Солнца. Когда вещество (газ, пыль, звезды) падает на такую черную дыру, оно образует аккреционный диск – раскаленную структуру, интенсивно излучающую во всем диапазоне электромагнитного спектра. Квазары – это наиболее мощный и яркий тип активных ядер галактик. Их светимость может в тысячи раз превышать светимость всей родительской галактики, состоящей из сотен миллиардов звезд. Квазары настолько ярки, что видны с самых окраин наблюдаемой Вселенной. Некоторые квазары (их всего около 10-15%) являются еще и «радиогромкими», – они испускают мощное излучение в радиодиапазоне. Это излучение генерируется в джетах – узких пучках плазмы, выбрасываемых из окрестностей центральной черной дыры со скоростями, близкими к скорости света. Так вот те радиогромкие квазары, чьи джеты направлены почти точно на Землю, обладающие повышенной яркостью среди всех известных типов черных дыр, ученые называют блазарами. Переменность их блеска наблюдается во всем электромагнитном диапазоне – от жесткого гамма- и рентгеновского излучения до радиоволн, что позволяет регистрировать их на огромных расстояниях.

Как сообщили «МК» в МФТИ, разные научные группы наблюдали за блазаром PKS 1614+051, находящемся от нас на колоссальном расстоянии – более 11 миллиардов световых лет, в течение 27 лет. Для достижения этих целей ученые использовали внушительный набор наблюдательных инструментов: уникальный российский радиотелескоп РАТАН-600 и Большой Азимутальный Телескоп (БТА) с 6-м главным зеркалом, принадлежащие Специальной астрофизической обсерватории РАН, два 32-метровых радиотелескопа РТ-32 Института прикладной астрономии РАН в Бурятии, 22-метровый радиотелескоп в Крыму РТ-22, целый ряд оптических телескопов в России и США.

Излучение, которое ученые принимают сейчас от этого источника сейчас, было испущено, когда Вселенной было всего около 10-15% от ее нынешнего возраста.

Александр Попков, научный сотрудник лаборатории фундаментальных и прикладных исследований релятивистских объектов Вселенной МФТИ, рассказал об исследовании.

– Чем интересен и необычен наблюдаемый блазар?

– Это самый далекий от нас объект из хорошо наблюдаемых блазаров. Мы проверили все гипотезы, модели, создаваемые учеными по поводу такого типа блазаров. Также нам удалось впервые выявить за счет анализа то, что вокруг этой черной дыры вращается большое облако водорода. Предполагалось, что это как раз должно происходить в ранней Вселенной, когда она была гораздо более плотной. В ней образовывалось много новых звезд и черных дыр, было меньше гелия и больше водорода. Первые молодые звезды состояли практически из одного водорода. Они были огромные, жили очень малое время и взрывались.

– А сейчас звезды из чего образуются?

– Наше Солнце – третье поколение звезд, содержит водород, гораздо больше гелия и тяжелые элементы. Также отличием нового поколения звезд является то, что они образуются реже, чем первое поколение. Происходит это потому, что космическом пространстве стало гораздо меньше вещества, газовых облаков, из которых они могут рождаться.

– Можем ли сказать, что, наблюдая блазар PKS 1614+051, вы видите прошлое?

— Да, так и есть. Наблюдаем и обобщаем всю информацию, полученную о нем разными научными группами. Мы впервые объединили оптические и радиочастотные данные о нем. В частности, то, что блазар излучает из-за взаимодействия со средой, и то, что эта среда, то есть облако из водорода, находящееся рядом с ним, очень быстро вращается.

– Чем эти знания могут помочь в построении модели «сотворения мира»?

– В первую очередь они помогут создать более точную модель развития Вселенной во времена возникновения сверхмассивных черных дыр, и возможно, ответить на вопрос о том, как образовалась темная материя и темная энергия. Сейчас существуют разные модели о слабо или совсем не взаимодействующих частицах темной материи с обычным веществом, и мы не знаем, могут ли они формировать свои кластеры и образования.

Наблюдая PKS 1614+051 почти три десятилетия, мы словно смотрели фильм о жизни гигантского космического двигателя в ранней Вселенной, только в очень замедленном темпе.

Источник: www.mk.ru