Чёрные дыры активно развивались в молодых галактиках
Американские астрономы представили экспериментальные свидетельства того, что чёрные дыры быстро росли вместе с галактиками в молодой Вселенной. В некоторых квазарах, существовавших менее чем через миллиард лет после Большого взрыва, ранее уже находили чёрные дыры с массой, превышающей 109 солнечных.
Однако эти одиночные объекты не давали полного представления о развитии первых чёрных дыр во Вселенной; чтобы составить общую картину, авторы рассмотрели большую выборку галактик на красном смещении z = 6–8. Если перевести смещение во временные единицы, получим, что галактики представляются нам такими, какими они были через 0,95–0,7 млрд лет после Большого взрыва.
Свидетельством аккреции и роста чёрных дыр считается рентгеновское излучение, которое обнаруживала космическая обсерватория «
Те же участки в оптическом и инфракрасном диапазонах наблюдал «
Вверху слева находится полный рентгеновский вид CDF-S, а справа — его часть, совмещённая с данными «Хаббла». В нижней части рисунка кружками отмечено несколько кандидатов в молодые галактики. Справа показаны результаты сложения рентгеновских данных по отдельным удалённым источникам: сверху — для области 2–8 кэВ, снизу — для интервала 0,5–2 кэВ. (Иллюстрация НАСА / CXC / U. Hawaii / E. Treister et al; НАСА / STScI / UC Santa Cruz / G. Illingworth et al; НАСА / STScI / S. Beckwith et al.) |
Ни одну из отобранных галактик «Чандра» не зарегистрировала, и астрономам пришлось складывать результаты наблюдений отдельных источников. Эту процедуру выполнили для 197 кандидатов в молодые галактики на z ~ 6, причём 151 объект взяли с CDF-S, а оставшиеся 46 — с CDF-N. Несложно рассчитать, что сложение даёт общую длительность экспозиции в 7•108 с (около 23 лет).
Суммарное количество отсчётов определялось для каждого из двух соседних энергетических интервалов (0,5–2 кэВ и 2–8 кэВ), в которых работала «Чандра». Как оказалось, сложение позволяет выделить чёткий сигнал в обоих случаях; в нижнем энергетическом диапазоне на один источник приходится (3,40 ± 0,68)•10–7 отсчёта в секунду, что соответствует потоку излучения в 2,3•10–18 эрг/(см2•с), а в верхнем — (8,8 ± 1,3)•10–7 отсчёта в секунду и 2,1•10–17 эрг/(см2•с). Аналогичные расчёты провели для источников на z ~ 7 и z ~ 8, но здесь действительно значимый сигнал обнаружен не был.
При экстраполяции этих результатов на всю площадь неба можно вычислить, что в молодой Вселенной находилось как минимум 30 миллионов сверхмассивных чёрных дыр. «В современной Вселенной чёрные дыры и галактики растут параллельно, — замечает участница исследования Приямвада Натараджан (Priyamvada Natarajan) из
Наблюдения «Чандры» также помогли решить вопрос о том, какую роль сыграли чёрные дыры в «просветлении» молодой Вселенной — устранении (ионизации) заполнявшего её нейтрального водорода. Этот процесс, называемый
Вид Chandra Deep Field South в разных масштабах и диапазонах спектра:
Удалённая галактика и спрятанная в её центре молодая чёрная дыра:
Растущая сверхмассивная чёрная дыра в молодой галактике. Дыра скрывается пылью и газом, но высокоэнергетичное рентгеновское излучение преодолевает этот барьер. (Иллюстрация НАСА / CXC / M. Weiss.) |
Эволюция Вселенной со времён Большого взрыва (иллюстрация НАСА / CXC / M. Weiss). |
Полная версия отчёта опубликована в журнале
Подготовлено по материалам
Нет комментариев.
Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите или зарегистрируйтесь пожалуйста.