Когда материя из аккреционного диска сверхмассивной черной дыры падает на космического «монстра», часть ее выбрасывается со стороны его обоих полюсов, создавая джеты — узкие струи плазмы, излучающие во всех диапазонах (от радиоволн до гамма-излучения), вырывающиеся из окрестностей черной дыры с околосветовой скоростью. Например, ранее астрономы обнаружили экстремально яркий квазар J1601+3102, испускающий мощные джеты протяженностью более 200 тысяч световых лет.
Вот почему именно квазары служат «маяками» для ученых, позволяя им изучать структуру и историю космоса вплоть до первых эпох после Большого взрыва, в частности так называемую эпоху реионизации. Тогда, менее чем через миллиард лет после рождения Вселенной, в ней сформировались первые поколения звезд и галактик, «подсветившие» ионизированным водородом весь космос. Особенно исследователей интересует роль в этом процессе активных ядер галактик и сверхмассивных черных дыр.
Напомним, в активных ядрах галактик происходят процессы, сопровождающиеся выделением большого количества энергии, однако объяснить их активность отдельными звездами и газопылевыми облаками нельзя.
Теперь астрономы из разных научных учреждений под руководством астрофизика из Йельского университета (США) Леа Маркотулли (Lea Marcotulli) сообщила об открытии уникального квазара под названием J1429+5447, который сформировался всего через 800–900 миллионов лет после Большого взрыва. Результаты научной работы представлены в журнале The Astrophysical Journal Letters.
Этот наиболее удаленный от Земли объект (рекорд для NuSTAR) удалось обнаружить с помощью двух космических телескопов Chandra и NuSTAR. Ученые сопоставили данные Chandra, полученные в августе 2021 года с данными наблюдений, выполненными NuSTAR через 3,7 месяцев. Оказалось, что за этот короткий промежуток (который для самого квазара соответствует примерно двум неделям), его яркость в рентгеновском диапазоне выросла более чем в два раза.
«Это экстремальное явление. Мы знаем, что квазары способны „мерцать“ в рентгене, но столь быстрая вспышка встречается крайне редко, особенно для источника в столь ранней эпохе Вселенной», — отметил соавтор исследования астроном Томас Коннор (Thomas Connor).
Астрономы предположили, что квазар J1429+5447 испускает узкий пучек частиц (джет), направленный в сторону Земли. Если это так, мы видим «источник в лоб», и все процессы вблизи черной дыры усиливаются за счет релятивистских эффектов. Дело в том, что резкий рост рентгеновской яркости говорит о том, что на больших скоростях выбрасывается не только радиооптическая, но и высокоэнергетическая компонента. При этом в рамках предыдущих наблюдений за квазаром, никаких джетов ученые не обнаружили.
В пользу выдвинутой гипотезы говорит и то, что сверхмассивная черная дыра сформировалась всего через 800–900 миллионов лет после Большого взрыва, однако при этом успела вырасти до миллиардных масс Солнца (примерно два миллиарда солнечных масс) и могла ускорить аккрецию материи, тем самым помогая древним черным дырам достичь впечатляющих размеров за несколько сотен миллионов лет.
Открытие квазара с подобными характеристиками позволяет лучше понять происходящие в этот давний этап космической эволюции процессы. Чем больше подобных квазаров с джетами найдут астрономы, тем больше информации смогут собрать о росте самых первых черных дыр и их влияние на процесс реионизации. Если в ранней Вселенной действительно было много таких объектов, то они могли внести весомый вклад в «озарение» юного космоса высокоэнергетическими фотонами.
Обсудить