Вітри чорних дір уже не такі, як раніше

Вітри чорних дір уже не такі, як раніше


Враження художника про оточення надмасивної чорної діри в центрі активної галактики. Авторство: ESO/M. Корнмессер

Протягом першого мільярда років існування Всесвіту вітри, які продуваються надмасивними чорними дірами в центрах галактик, були набагато більш частими і потужнішими, ніж ті, які спостерігалися в сучасних галактиках приблизно через 13 мільярдів років. Такі вітри були настільки потужними, що сповільнювали зростання надмасивних чорних дір, з яких вони походять. Такі результати дослідження під керівництвом трьох дослідників з Італійського національного інституту астрофізики (INAF) у Трієсті, опубліковані сьогодні в журналі. Природа.

Робота заснована на спостереженнях 30 квазарів за допомогою дуже великого телескопа (VLT) в обсерваторії ESO Paranal в Чилі. Квазари — надзвичайно яскраві, точкові джерела в ядрах далеких галактик, випромінювання яких виникає внаслідок інтенсивної діяльності центральних надмасивних чорних дір, що всмоктують навколишню речовину. Галактики-господарі цих квазарів спостерігалися біля космічного світанку, коли Всесвіту було від 500 мільйонів до 1 мільярда років.

«Вперше ми виміряли частку квазарів у молодому Всесвіті, що демонструє вітри чорних дір», — каже Мануела Біскетті, дослідник INAF у Трієсті та перший автор нового дослідження. «На відміну від того, що ми спостерігаємо у Всесвіті ближче до нас, ми виявили, що вітри чорних дір у молодому Всесвіті дуже часті, мають високі швидкості до 17 відсотків швидкості світла і вводять велику кількість енергії в галактику-господарю. “

Близько половини квазарів, спостережуваних у цьому дослідженні, демонструють вітри чорних дір, які є набагато більш частими і в 20 разів потужнішими, ніж ті, які відомі в квазарах ближнього космосу, коли Всесвіту було близько 4 мільярдів років.

«Спостереження за чорними дірами в молодому Всесвіті показують, що вони ростуть набагато швидше, ніж галактики-господарі, тоді як у місцевому Всесвіті ми знаємо, що чорні діри та галактики розвиваються спільно», – додає співавтор К’яра Ферульо, дослідниця INAF у Трієсті. «Це означає, що в певний момент у Всесвіті мав діяти механізм, уповільнюючи ріст чорної діри. Наші спостереження дозволили нам ідентифікувати цей механізм у вітрах чорних дір, створених, коли Всесвіту було від 0,5 до 1 мільярда років».

Таким чином, енергія, що надходить від вітрів, могла б зупинити подальше нарощування матерії на чорну діру, уповільнивши її ріст і розпочавши фазу «загальної еволюції» між чорною дірою та галактикою-господарем. «Це дослідження дозволило нам визначити епоху в історії Всесвіту, протягом якої вплив вітрів чорних дір став значним», — додає Біскетті. «Це має величезний вплив на наші знання про початкові фази зростання чорних дір та галактик-господарів, встановлюючи сильні обмеження на моделі, які описують утворення перших галактик».

Абсолютно несподіване відкриття стало можливим завдяки високоякісним даним з інструменту Xshooter, встановленого на VLT в контексті великої програми ESO з близько 250 годинами спостережень.

«Квазари є одними з найяскравіших об’єктів, які можна спостерігати в ранньому Всесвіті, але через їх віддаленість вони досить слабкі з точки зору спостережуваної величини», – пояснює співавтор Валентина Д’Одоріко з INAF у Трієсті, афілійованого з Scuola Normale Superiore в Пізі. і головний дослідник програми спостережень, на якій базується дослідження. «Великі витрати часу на спостереження за цими об’єктами та унікальні можливості X-shooter щодо ефективності, покриття довжини хвилі та роздільної здатності дозволили нам отримати спектри дуже хорошої якості, що дозволило отримати цікавий результат».

«Протягом кількох років у нас були ознаки того, що чорні діри в 1 мільярд разів більші за Сонце… можуть запускати в оточення потужні вітри, які рухаються зі швидкістю, що дорівнює 20% швидкості світла», – додає Андреа Феррара. , професор Scuola Normale Superiore (SNS) і співавтор дослідження. «Сьогодні ми маємо підтвердження цього завдяки даним, отриманим за допомогою європейського телескопа командою з сильним італійським впливом та лідерством. SNS внесла свій внесок у теоретичну інтерпретацію. Відкриття цих вражаючих галактичних вітрів у такі віддалені часи могло б мати мали величезні та ще не досліджені наслідки для народження та еволюції таких галактик, як наша. Ми розглянемо ці питання в продовженні цього дослідження».

Програма спочатку була розроблена не для цієї наукової мети, а для вивчення переважно міжгалактичного газу в ранньому Всесвіті. На підставі інформації від найближчих квазарів такі вітри вважалися рідкісними. «На щастя, ми звикли казати, оскільки ці особливості ускладнюють реконструкцію внутрішнього випромінювання квазарів, вони були небажаними астрономами у нашій співпраці, які вивчають міжгалактичне середовище вздовж лінії зору», — каже Д’Одоріко. «Несподівано ми виявили, що ці вітри дуже поширені в молодому Всесвіті, що ускладнило наш аналіз, але дало нам можливість виявити дуже важливий результат».


Змодельовані зображення Вебба квазара та галактики, що оточує квазар


Більше інформації:
М. Бішкетті та ін., Придушення росту чорних дір сильними витоками при червоних зміщеннях 5,8–6,6, Природа (2022). DOI: 10.1038/s41586-022-04608-1

Надано Італійським національним інститутом астрофізики

Цитування: Вітри чорних дір більше не такі, як раніше (2022, 13 травня) отримано 14 травня 2022 року з https://phys.org/news/2022-05-black-hole-longer.html

Цей документ є об’єктом авторського права. За винятком будь-яких чесних відносин з метою приватного вивчення або дослідження, жодна частина не може бути відтворена без письмового дозволу. Вміст надається виключно в інформаційних цілях.





Source link

Залишити коментар

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься.