Почти в каждой галактике в центре находится монстр — сверхмассивная черная дыра, в миллионы или миллиарды раз превышающая размер Солнца. Хотя об этих объектах еще многое предстоит узнать, многие ученые считают, что они имеют решающее значение для образования и структуры галактик. Более того, некоторые из этих черных дыр особенно активны, собирая звезды, пыль и газ в светящиеся аккреционные диски, испускающие мощное излучение в космос, поскольку они поглощают материю вокруг себя. Эти квазары — одни из самых далеких объектов, которые могут видеть астрономы, и теперь установлен новый рекорд самого дальнего из когда-либо наблюдавшихся.
Группа ученых, возглавляемая бывшим докторантом Калифорнийского университета в Санта-Барбаре Фейдж Ван и включая профессора Джо Хеннави и нынешнего постдока Риккардо Нанни, объявила об открытии J0313-1806, самого далекого квазара, обнаруженного на сегодняшний день. Этот полностью сформированный далекий квазар, который выглядел более 13 миллиардов лет назад, также является самым ранним из обнаруженных, что позволяет астрономам понять формирование массивных галактик в ранней Вселенной. Выводы команды были обнародованы на заседании Американского астрономического общества в январе 2021 года и опубликованы в Astrophysical Journal Letters .
Квазары — самые энергичные объекты во Вселенной. Они возникают, когда газ в перегретом аккреционном диске вокруг сверхмассивной черной дыры неумолимо втягивается внутрь, рассеивая энергию по всему электромагнитному спектру. Это высвобождает огромное количество электромагнитного излучения, причем самые массивные образцы легко затмевают целые галактики.
Квазар J0313-1806 находится в 13 миллиардах световых лет от нас и существовал всего через 690 миллионов лет после Большого взрыва. Он питается от самой ранней из известных сверхмассивных черных дыр, которая, несмотря на свое раннее образование, все еще весит более чем в 1,6 миллиарда раз больше массы Солнца. Действительно, J0313-1806 затмевает современный Млечный Путь в 1000 раз. Группа впервые обнаружила J0313-1806 после анализа данных цифровых съемок неба на больших площадях. Решающее значение для характеристики нового квазара имел высококачественный спектр, полученный в обсерватории Кека.
Наблюдения обсерватории Кека не только взвесили чудовищную черную дыру, но и обнаружили исключительно быстрый поток, исходящий от квазара в виде высокоскоростного ветра, движущегося со скоростью 20% от скорости света. Энергия, выделяемая таким чрезвычайно высокоскоростным потоком, достаточно велика, чтобы повлиять на звездообразование во всей родительской галактике квазара.
В ранней галактике, в которой находится квазар, происходит всплеск звездообразования, в результате чего появляются новые звезды в 200 раз быстрее, чем современный Млечный Путь. Система является самым ранним известным примером квазара, моделирующего рост своей родительской галактики. Сочетание этого интенсивного звездообразования, светящегося квазара и высокоскоростного истечения делает J0313-1806 и его родительскую галактику многообещающей естественной лабораторией для понимания роста сверхмассивных черных дыр и их родительских галактик в ранней Вселенной.
Обнаружение таких далеких квазаров требует невероятно кропотливой работы, поскольку они подобны иголкам в стоге сена. Астрономы получают цифровые изображения миллиардов небесных объектов, чтобы найти многообещающих кандидатов в квазары.