|
Черные дыры в умирающих массивных галактиках
|
|
|
|
Используя широкоугольные возможности телескопа Subaru, астрономы обнаружили активные сверхмассивные черные дыры, или квазары, в далекой Вселенной, а затем изучили их с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST). Эта работа показала, как галактики и их центральные черные дыры росли 12,9 миллиарда лет назад.
|
|
|
|
Благодаря наблюдениям JWST команда обнаружила, что галактики-хозяева этих квазаров уже стали массивными, но сейчас их звездообразование идет на спад. Это является ключевым доказательством того, что сверхмассивные черные дыры сыграли важную роль в формировании самых ранних и быстрорастущих галактик.
|
|
|
|
Это открытие стало возможным благодаря сочетанию широкоугольных возможностей телескопа Subaru и беспрецедентной чувствительности JWST в инфракрасном диапазоне длин волн. Работа опубликована в журнале Nature Astronomy.
|
|
|
|
В центрах галактик находятся сверхмассивные черные дыры, масса которых колеблется от нескольких сотен тысяч до десятков миллиардов масс Солнца.
|
|
|
|
Черные дыры обычно подразделяются на черные дыры звездной массы и сверхмассивные черные дыры. Черные дыры звездной массы образуются в конце жизни звезды, в то время как сверхмассивные черные дыры находятся в центрах галактик. Считается, что сверхмассивные черные дыры образовались на ранних стадиях формирования галактик и увеличивались за счет аккреции окружающей материи в космических масштабах.
|
|
|
|
|
|
|
Когда они активны, эти черные дыры излучают огромное количество энергии, поглощая окружающую материю, что делает их видимыми как чрезвычайно яркие квазары.
|
|
|
|
Наблюдения за близлежащей Вселенной показывают сильную корреляцию между массой галактики и массой ее центральной черной дыры, что позволяет предположить, что галактики и черные дыры срастались в течение космического времени — процесс, известный как "совместная эволюция". Однако, когда и как началась эта совместная эволюция, остается неясным. Чтобы понять его ранние стадии, астрономам необходимо понаблюдать за далекими галактиками в ранней Вселенной и отделить вклад их звезд от активности черных дыр.
|
|
|
|
Международная команда, включающая исследователей из Физико-математического института Вселенной имени Кавли (Kavli IPMU, WPI) Токийского университета и Национальной астрономической обсерватории Японии, наблюдала за двумя квазарами, J2236+0032 и J1512+4422, расположенными на расстоянии 12,9 миллиарда световых лет (всего через 900 миллионов лет после открытия). the Big Bang) с использованием спектрографа JWST в ближней инфракрасной области (NIRSpec).
|
|
|
|
Эти квазары были обнаружены в рамках стратегической программы Subaru Hyper Suprime-Cam (HSC-SSP), широкоугольной съемки с помощью телескопа Subaru, и были одними из целей, которые JWST преследовала в течение первого года своей научной деятельности.
|
|
|
|
Команда ученых успешно обнаружила не только яркий свет от квазаров, но и, неожиданно, линии поглощения нейтрального водорода, исходящие от звезд их галактик-хозяев. Детальный анализ этих линий поглощения показал, что в последнее время в галактиках образовалось очень мало новых звезд, что позволяет предположить, что крупный всплеск звездообразования произошел несколькими сотнями миллионов лет назад, после чего рост галактики либо замедлился, либо почти прекратился.
|
|
|
|
J2236+0032 и J1512+4422 являются одними из самых удаленных известных подобных галактик. Такое резкое изменение в состоянии галактик, возможно, было вызвано интенсивным излучением, испускаемым центральными черными дырами.
|
|
|
|
Объединенный анализ данных, полученных JWST в ближнем инфракрасном диапазоне, показал, что галактики-хозяева J2236+0032 и J1512+4422 массивны и содержат звезды, эквивалентные 60 миллиардам и 40 миллиардам солнечных масс соответственно.
|
|
|
|
"Было совершенно неожиданно обнаружить такие зрелые галактики во Вселенной менее чем через миллиард лет после Большого взрыва", - говорит доктор Масафуса Онуэ (Kavli IPMU, WPI/ Университет Васэда, Институт перспективных исследований Васэда), ведущий автор исследования. "Что еще более примечательно, так это то, что в этих "умирающих" галактиках все еще находятся активные сверхмассивные черные дыры".
|
|
|
|
Предыдущие исследования показали, что активность сверхмассивных черных дыр может подавлять рост галактик-хозяев и способствовать переходу от активного звездообразования к фазе покоя. Это открытие отражает этот процесс в действии и дает новый ключ к пониманию сложной истории роста галактик и черных дыр в ранней Вселенной. Это также уникальное достижение Японии, ставшее возможным благодаря сочетанию мощных возможностей телескопа Subaru для проведения исследований с исключительной чувствительностью JWST.
|
|
|
|
Основываясь на этом открытии, исследовательская группа продолжает детальный анализ данных JWST и планирует будущие наблюдения для дальнейшего изучения таинственной взаимосвязи между галактиками и черными дырами.
|
|
|
|
Источник
|
