Исследователи, использующие Большую миллиметровую/субмиллиметровую решетку Атакамы (ALMA), обнаружили титанический источник галактического ветра, который образовался благодаря сверхмассивной черной дыре 13,1 миллиарда лет назад. Это самый ранний из наблюдаемых на сегодняшний день примеров такого ветра и явный признак того, что огромные черные дыры оказывают сильное влияние на рост галактик с самого раннего периода истории Вселенной
В центре многих больших галактик скрывается сверхмассивная черная дыра, которая в миллионы или миллиарды раз массивнее Солнца. Интересно, что масса черной дыры примерно пропорциональна массе центральной области (выпуклости) галактики в соседней Вселенной. На первый взгляд это может показаться очевидным, но на самом деле это очень странно. Причина в том, что размеры галактик и черных дыр различаются примерно на десять порядков. Основываясь на этой пропорциональной зависимости между массами двух очень разных по размеру объектов, астрономы полагают, что галактики и черные дыры росли и развивались вместе (коэволюция) в результате какого-то физического взаимодействия.
Галактический ветер может обеспечить такое физическое взаимодействие между черными дырами и галактиками. Сверхмассивная черная дыра поглощает большое количество вещества. Когда эта материя начинает двигаться с высокой скоростью из-за гравитации черной дыры, она излучает интенсивную энергию, которая может выталкивать окружающую материю наружу. Так создается галактический ветер.
Исследовательская группа впервые использовала телескоп Subaru NAOJ для поиска сверхмассивных черных дыр. Благодаря возможности наблюдения в широком поле, они обнаружили более 100 галактик со сверхмассивными черными дырами во Вселенной более 13 миллиардов лет назад.
Затем исследовательская группа использовала высокую чувствительность ALMA для исследования движения газа в родительских галактиках черных дыр. ALMA наблюдала галактику HSC J124353.93 + 010038.5 (далее J1243 + 0100), обнаруженную телескопом Субару, и зафиксировала радиоволны, излучаемые пылью и ионами углерода в галактике.
Детальный анализ данных ALMA показал, что в J1243 + 0100 есть высокоскоростной поток газа, движущийся со скоростью 500 км в секунду. У этого газового потока достаточно энергии, чтобы оттолкнуть звездное вещество в галактике и остановить активность звездообразования. Газовый поток, обнаруженный в этом исследовании, действительно является галактическим ветром, и это самый старый наблюдаемый пример галактики с потоком ветра колоссальных размеров. Предыдущим рекордсменом была галактика, существовавшая около 13 миллиардов лет назад, Новое наблюдение отодвигает начало еще на 100 миллионов лет назад.
Команда также измерила движение спокойного газа в J1243 + 0100 и оценила массу выпуклости галактики, основанную на его гравитационном балансе, примерно в 30 миллиардов раз больше массы Солнца. Масса сверхмассивной черной дыры в галактике, оцененная другим методом, составила около 1% от этой массы. Отношение масс балджа к сверхмассивной черной дыре в этой галактике почти идентично соотношению масс черных дыр и галактик в современной Вселенной. Это означает, что коэволюция сверхмассивных черных дыр и галактик происходит менее чем через миллиард лет после рождения Вселенной.
Эти наблюдения подтверждают недавнее высокоточное компьютерное моделирование, которое предсказало, что коэволюционные отношения существовали даже примерно 13 миллиардов лет назад. Ученые планируют обнаружить большое количество таких объектов в будущем и надеемся выяснить, является ли изначальная коэволюция, наблюдаемая в этом объекте, точной картиной общей Вселенной в то время.
