Габбл знайшов більше чорних дір, ніж очікувалося

0
1 537 views
Надмасивні чорні діри в надглибокому полі Габбла
Порівнюючи знімки в ближньому інфрачервоному діапазоні, зроблені в 2009, 2012 і 2023 роках, астрономи знайшли докази мерехтіння надмасивних чорних дір у серцях ранніх галактик. Один із прикладів - яскравий об'єкт на врізці. Деякі надмасивні чорні діри поглинають навколишній матеріал не постійно, а приступами і спалахами, через що їхня яскравість мерехтить. Це можна виявити, порівнюючи кадри Hubble Ultra Deep Field, зроблені в різні епохи. Дослідження виявило більше чорних дір, ніж передбачалося. Зображення було створено на основі даних Габбла з наступних пропозицій: 9978, 10086 (S. Beckwith); 11563 (G. Illingworth); 12498 (R. Ellis); і 17073 (M. Hayes). Ці зображення є композитами окремих експозицій, отриманих інструментами ACS та WFC3 на космічному телескопі "Габбл". NASA, ESA, М. Хейс (Стокгольмський університет), Я. ДеПаскуале (STScI)

За допомогою космічного телескопа “Габбл” міжнародна команда дослідників на чолі з вченими з кафедри астрономії Стокгольмського університету виявила більше чорних дір у ранньому Всесвіті, ніж повідомлялося раніше. Новий результат може допомогти вченим зрозуміти, як з’явилися надмасивні чорні діри.

Наразі вчені не мають повної картини того, як утворилися перші чорні діри невдовзі після Великого вибуху. Відомо, що надмасивні чорні діри, які можуть важити більше мільярда сонць, існують у центрі кількох галактик менш ніж через мільярд років після Великого вибуху.

Чорні діри та галактики

“Багато з цих об’єктів, схоже, є більш масивними, ніж ми спочатку думали, що вони могли бути в такі ранні часи – або вони сформувалися дуже масивними, або зростали надзвичайно швидко”, – говорить Аліса Янг, аспірантка Стокгольмського університету і співавтор дослідження, опублікованого в журналі The Astrophysical Journal Letters.

Чорні діри відіграють важливу роль у життєвому циклі всіх галактик, але в нашому розумінні того, як еволюціонують галактики, існує велика невизначеність. Щоб отримати повну картину зв’язку між еволюцією галактик і чорних дір, дослідники використовували “Габбл”, щоб з’ясувати, скільки чорних дір існувало серед популяції слабких галактик, коли вік Всесвіту становив лише кілька відсотків від нинішнього.

Початкові спостереження досліджуваної області були повторно сфотографовані “Хабблом” через кілька років. Це дозволило команді виміряти варіації яскравості галактик. Ці варіації є характерною ознакою чорних дір. Команда виявила більше чорних дір, ніж раніше було знайдено іншими методами.

Веретеноподібна галактика має активну надмасивну чорну діру, яка виглядає як яскрава біла пляма
Посередині зображення є вставка, на якій зображена одна пара ранніх галактик. Одна галактика має спіралеподібну форму, а інша – веретеноподібну, бо є дисковою галактикою, якщо дивитися на неї збоку. Веретеноподібна галактика має активну надмасивну чорну діру, яка виглядає як яскрава біла пляма. Її ідентифікують, порівнюючи знімки однієї і тієї ж області, зроблені в різні епохи.
NASA, ESA, М. Хейс (Стокгольмський університет), Я. ДеПаскуале (STScI)

Колапс масивних зірок

Нові результати спостережень свідчать про те, що деякі чорні діри, ймовірно, утворилися внаслідок колапсу масивних, незайманих зірок протягом першого мільярда років космічного часу. Такі типи зірок можуть існувати лише на дуже ранніх етапах розвитку Всесвіту, оскільки пізніші покоління зірок забруднені залишками зірок, які вже жили і померли.

Інші альтернативи утворення чорних дір включають колапс газових хмар, злиття зірок у масивні скупчення і “первісні” чорні діри, які утворилися (за допомогою фізично умоглядних механізмів) у перші кілька секунд після Великого вибуху. Завдяки цій новій інформації про утворення чорних дір можна побудувати більш точні моделі формування галактик.

“Механізм утворення ранніх чорних дір є важливою частиною загадки еволюції галактик, – каже Метью Хейз з кафедри астрономії Стокгольмського університету і провідний автор дослідження, – разом з моделями зростання чорних дір розрахунки еволюції галактик тепер можуть бути поставлені на більш фізично вмотивовану основу, з точною схемою того, як чорні діри з’явилися з колапсуючих масивних зірок”.

Астрономи також проводять спостереження за допомогою космічного телескопа Джеймса Вебба для пошуку галактичних чорних дір, які утворилися незабаром після Великого вибуху, щоб зрозуміти, наскільки масивними вони були і де вони розташовані.