С использованием Очень Большого Телескопа (VLT) Европейской Южной Обсерватории (ESO) астрономы провели характеристику яркого квазара, обнаружив, что он является не только самым ярким в своем классе, но и самым светлым объектом, когда-либо наблюдаемым. Квазары - это яркие ядра далеких галактик, питающиеся сверхмассивными черными дырами. Черная дыра в этом рекордном квазаре увеличивается в массе на величину, эквивалентную массе одного Солнца в день, что делает ее самой быстрорастущей черной дырой на данный момент.
Черные дыры, питающие квазары, притягивают материю из окружающей среды настолько энергично, что излучают огромное количество света. Это делает квазары одними из самых ярких объектов на небе, что позволяет наблюдать их с Земли, даже если они находятся на больших расстояниях. Обычно самые яркие квазары указывают на самые быстрорастущие сверхмассивные черные дыры.
"Мы обнаружили самую быстрорастущую черную дыру, известную на сегодняшний день. Ее масса составляет 17 миллиардов Солнц, и она поглощает чуть больше массы одного Солнца в день. Это делает ее самым ярким объектом в известной Вселенной," - говорит Кристиан Вольф, астроном Австралийского национального университета (ANU) и главный автор исследования, опубликованного сегодня в журнале Nature Astronomy. Квазар, названный J0529-4351, находится настолько далеко от Земли, что свету потребовалось более 12 миллиардов лет, чтобы достичь нас.
Материя, попадающая в черную дыру в виде диска, излучает столько энергии, что J0529-4351 становится более чем в 500 триллионов раз ярче Солнца. "Весь этот свет исходит от горячего аккреционного диска диаметром семь световых лет - это, вероятно, самый большой аккреционный диск во Вселенной", - говорит аспирант и соавтор ANU Сэмюэл Лай. Семь световых лет - это примерно в 15 000 раз больше расстояния от Солнца до орбиты Нептуна.
И, что замечательно, этот рекордный квазар был скрыт от нас. "Поразительно, что он оставался неизвестным до сегодняшнего дня, когда мы уже знаем о миллионах менее впечатляющих квазаров. Он фактически смотрел нам в глаза", - говорит соавтор Кристофер Онкен, астроном из ANU. Он добавляет, что этот объект был обнаружен на изображениях Южного небесного обзора ESO Schmidt, сделанных в 1980 году, но был признан квазаром только спустя несколько десятилетий.
Для поиска квазаров требуются точные данные о небе на больших участках. Полученные наборы данных настолько велики, что исследователи часто используют модели машинного обучения, чтобы проанализировать их и отличить квазары от других небесных объектов. Однако эти модели обучаются на основе существующих данных, что ограничивает количество потенциальных кандидатов объектами, похожими на уже известные. Если новый квазар окажется ярче, чем любой другой ранее наблюдаемый, программа может его отклонить и вместо этого классифицировать как звезду, не слишком далекую от Земли.
Автоматический анализ данных с использованием спутника Gaia Европейского космического агентства не распознал J0529-4351 как слишком яркий, чтобы быть квазаром, и предположил, что это звезда. В прошлом году исследователи определили его как далекий квазар, используя наблюдения с 2,3-метрового телескопа ANU в обсерватории Сайдинг-Спринг в Австралии. Однако для того, чтобы обнаружить, что это был самый яркий квазар, когда-либо наблюдавшийся, потребовалось использование более крупного телескопа и более точных измерений. Спектрограф X-shooter на VLT ESO в чилийской пустыне Атакама предоставил важные данные.
Самая быстрорастущая из всех наблюдаемых черных дыр также станет идеальной целью для усовершенствованного интерферометра GRAVITY+ на ВЛТИ ESO, предназначенного для точного измерения масс черных дыр, включая те, которые находятся далеко от Земли. Кроме того, Чрезвычайно Большой Телескоп ESO (ELT), 39-метровый телескоп, который строится в чилийской пустыне Атакама, сделает идентификацию и характеристику таких трудно обнаруживаемых объектов еще более доступной.
Обнаружение и изучение далеких сверхмассивных черных дыр может пролить свет на некоторые загадки ранней Вселенной, включая вопросы о том, как они и их родительские галактики формировались и развивались. Но Вольф исследует их не только из-за этого. "Мне просто нравится охотиться", - говорит он. "На несколько минут в день я снова чувствую себя ребенком, играющим в поиске сокровищ, и теперь я применяю все свои знания к этой игре".