Nejvzdálenější kvasar objevil světlo a stín toho, jak rostou supermasivní černé díry

Mezinárodní tým astronomů objevil nejvzdálenější kvasar ve vesmíru, který byl zcela vytvořen přibližně 670 milionů let po Velkém třesku. Zdroj obrázku: Interpret Ilustrace: NOIRLab / NSF / AURA / J.Da Silva

Plně se formoval po 670 milionech let. Velká exploze A poháněno nejdříve známou superhmotou Černá díraQuasars poskytují pohled na formování obrovských galaxií v raném vesmíru.

Skupina astronomů vedená Arizonskou univerzitou pozorovala světelný kvazar ve vzdálenosti 13,03 miliardy světelných let – vůbec nejvzdálenější kvazar, jaký byl kdy objeven. Kvasary lze vysledovat až 670 milionů let po Velkém třesku, kdy byl vesmír pouze 5% svého současného věku.Kvazarové vlastnili supermasivní černou díru, což odpovídá celkové hmotnosti 1,6 miliardy sluncí.

Kromě toho, že je to nejvzdálenější a nejčasnější kvasar, je toto nebeské těleso také první svého druhu. Ukazuje, že pětina větru z odtoku přehřátého plynu uniká z černé díry. Rychlost světla. Kromě odhalení silných větrů poháněných kvasarem ukazují nová pozorování také silnou aktivitu tvorby hvězd v hostitelské galaxii, kde se nachází kvasar (formálně známý jako J0313-1806).

Vědci představí svá zjištění, která byla přijata ke zveřejnění v roce 2006 Dopis z astrofyzikálního deníkuNa tiskové konferenci a vědeckých prezentacích 237. zasedání Americké astronomické společnosti, které se bude konat od 11. do 15. ledna 2021.

Značky Quasar J0313-1806

Mezinárodní tým astronomů objevil nejvzdálenější kvasar ve vesmíru, který byl zcela vytvořen přibližně 670 milionů let po Velkém třesku. Zdroj obrázku: Interpret Ilustrace: NOIRLab / NSF / AURA / J.Da Silva

Předchozí držitel rekordu kvasarů v dětském vesmíru byl objeven před třemi lety. K tomuto objevu přispěl také tým University of Arizona. Předpokládá se, že kvasary jsou způsobeny supermasivními černými dírami, které pohlcují okolní hmotu (například plyn nebo dokonce celé hvězdy), což způsobuje, že se kolem černé díry točí víry přehřáté hmoty (nazývané akreční disky). Kvůli obrovskému množství energie jsou kvasary jedním z nejjasnějších světelných zdrojů ve vesmíru a jsou obvykle oslnivější než jejich hostitelské galaxie.

Ačkoli je J0313-1806 jen 20 milionů světelných let od předchozího rekordmana, nový kvasar obsahuje supermasivní černou díru, jejíž hmotnost je dvojnásobná. To znamenalo zásadní pokrok v kosmologii, protože to poskytlo nejsilnější omezení při vytváření černých děr v raném vesmíru.

Hlavní autor článku, výzkumník Hubbleu, Feige Wang z observatoře UArizona Steward Observatory, řekl: „Toto je nejranější důkaz toho, jak supermasivní černé díry ovlivňují okolní galaxie.“ „Pozorováním galaxií daleko víme, že se to musí stát. Ale nikdy jsme neviděli, aby se to stalo tak brzy ve vesmíru. “

Když byl vesmír stále malý, kvasary nahromadily ve svých černých dírách miliony nebo dokonce miliardy slunečních hmot, což pro vědce představovalo výzvu, aby se pokusili vysvětlit, jak existují bez času. Obecně přijímaným vysvětlením vzniku černých děr je, že na konci života exploduje hvězda ve formě supernovy a zhroutí se do černé díry. Když se tyto černé díry časem spojí, mohou z nich teoreticky vyrůst supermasivní černé díry. Ale stejně jako mnoho lidí potřebuje utratit dolar ročně na vybudování penzijního fondu, tak jsou kvasary v raném vesmíru trochu jako batolecí milionáři. Museli získat kvalitu jinými způsoby.

Nově objevené kvasary poskytují nové měřítko tím, že vylučují dva současné modely, které vytvářejí supermasivní černé díry v tak krátkém časovém měřítku. V prvním modelu jsou hmotné hvězdy složeny převážně z vodíku a postrádají většinu ostatních prvků, které tvoří pozdější hvězdy, včetně kovů, které tvořily první generaci hvězd v mladých galaxiích a poskytovaly potravu pro nové černé díry. . Druhý model zahrnuje husté hvězdokupy, které se od začátku zhroutí do obrovské černé díry.

Podle týmu, který jej objevil, má ale kvasar J0313-1806 černou díru, která je příliš velká na to, aby to bylo vysvětleno výše uvedenou situací. Výzkumný tým vypočítal, že pokud se střed černé díry vytvořil 100 milionů let po Velkém třesku a rostl co nejrychleji, musí stále mít alespoň 10 000 hmotností Slunce.

„To vám říká, že bez ohledu na to, co děláte, semena této černé díry musí být tvořena různými mechanismy,“ řekl spoluautor Fan Xiaohui, zástupce ředitele katedry astronomie na Arizonské univerzitě. „V tomto případě se plyn zahrnující velké množství primitivního studeného vodíku přímo zhroutí do černé díry.“

Protože tento mechanismus nevyžaduje jako surovinu zralé hvězdy, je to jediný mechanismus, který umožnil, aby supermasivní černá díra kvazaru J0313-1806 v tak rané fázi stoupla na 1,6 miliardy hmotností Slunce. Fan vysvětlil, že právě díky tomu jsou nově zaznamenané kvasary tak cenné.

Řekl: „Jakmile snížíte červený posuv, mohou všechny modely vysvětlit existenci kvasarů, které jsou dále a mají nižší hmotnost.“ „Aby černá díra dorostla do velikosti, jakou vidíme v J0313-1806, je Musí to začínat semennou černou dírou s minimem 10 000 hmotností Slunce a je to možné, pouze pokud se zhroutí přímo. “

Zdá se, že nově objevený kvasar poskytuje vzácný pohled na život v Mléčné dráze na úsvitu vesmíru, kdy mnoho z procesů formování galaxií, které se na dlouhou dobu zpomalily nebo zastavily, bylo stále v plném proudu.

Podle současného modelu evoluce galaxií může být růst supermasivních černých děr v jejich středu hlavním důvodem, proč galaxie nakonec přestanou produkovat nové hvězdy. Kvazar funguje jako hořák s kosmickými rozměry. Násilně bombarduje okolní prostředí a účinně odstraňuje velké množství studeného plynu v hostitelské galaxii, která je surovinou pro vznik hvězd.

„Myslíme si, že tyto supermasivní černé díry jsou důvodem, proč mnoho velkých galaxií přestane v určitém okamžiku vytvářet hvězdy,“ řekl Fan. „Pozorovali jsme tento druh„ vyhynutí “při nižším červeném posuvu, ale až dosud nevíme, jak tento proces začal v historii vesmíru. K tomuto druhu quasarového kalení mohlo dojít velmi brzy. Nejstarší důkazy. “

Měřením jasu kvasarů Wangův tým vypočítal, že supermasivní černá díra v jejím středu absorbuje v průměru 25 ekvivalentů sluneční hmoty za rok, což je považováno za hlavní důvod jeho vysoké rychlosti a vysoké teploty. plazma Vítr fouká do Mléčné dráhy kolem ní relativistickou rychlostí.Pro srovnání je umístěna černá díra Galaxie Stal se většinou spící.

Ačkoli galaxie Mléčná dráha formuje hvězdy klidnou rychlostí asi jedné sluneční hmoty za rok, J0313-1806 vyprodukovala během stejného období 200 slunečních hmot.

Wang řekl: „Jedná se o relativně vysokou míru vzniku hvězd, podobnou rychlosti pozorované u jiných kvasarů podobného věku. Říká nám to, že hostitelská galaxie roste velmi rychle.“

Fan dodal: „Tito kvasarové mohou být stále v procesu zakládání svých supermasivních černých děr.“ „V průběhu času se odpadní voda z kvasarů zahřívá a vytlačuje veškerý plyn z Mléčné dráhy a černá díra už nemá co jíst. „A přestane růst. To je důkaz toho, jak tyto první velké galaxie a jejich kvasary rostly.“

Druhý autor zprávy, výzkumník Peter A. Strittmatter z Steward Observatory, uvedl, že vědci očekávají, že ve stejném období najdeme více kvasarů, včetně potenciálních nových rekordmanů. Yang a Fan provedli pozorování na 6,5 ​​metru dalekohledu Magellan Baade na observatoři Las Campanas v Chile a v noci našli J0313-1806.

Yang řekl: „Náš průzkum kvasarů je velmi široký a může skenovat téměř polovinu oblohy.“ „Vybrali jsme více kandidátů a na základě těchto kandidátů provedeme podrobnější pozorování.“

Vědci doufají, že prostřednictvím budoucích pozorování, zejména prostřednictvím pozorování, odhalí více kvasarových tajemství. NASAz Vesmírný dalekohled Jamese Webba„Aktuálně má být spuštěno v roce 2021.

Wang řekl: „Pomocí pozemských dalekohledů vidíme pouze bodový světelný zdroj.“ „Budoucí pozorování mohou umožnit podrobnější řešení kvasarů, což ukazuje strukturu odtoku kvasarů a vzdálenost, kterou vítr rozšiřuje k Mléčné dráze, což umožní Lepší chápeme jeho vývojovou fázi. “

Kromě 6,5metrového dalekohledu Magellan Baade se studie zúčastnily také následující přístroje: Gemini North Telescope a WM Keck Observatory v Maunuaca na Havaji; a Gemini Southern Telescope, Cerro Toro 4metrový dalekohled Víctor M. Blanco observatoře v Los Angeles a Alma„Pole velkých milimetrových vln Atacama, která se nacházejí v poušti Atacama v Chile. Data z dalekohledu Blanco pomáhají Desi Tradiční obrazové průzkumy jsou poskytovány astronomické komunitě prostřednictvím Astronomické datové laboratoře NOIRLab Community Science and Data Center (CSDC). Pomáhá nejprve identifikovat J0313-1806 a pomocí pozorování Gemini South potvrdit, že jde o kvasar.

Součástí výzkumného týmu je také astronom Richard Green z Steward Observatory a doktorand Yueminghao. Výzkum byl financován Národním úřadem pro letectví a vesmír, National Science Foundation, European Research Council a China National Science Foundation.

Magellanův dalekohled je řízen ve spolupráci s americkými univerzitami, včetně University of Arizona.

NSI NOIRLab (National Optical Infrared Astronomy Research Laboratory) je pozemské optické infračervené astronomické středisko Spojených států, odpovědné za provoz Mezinárodní observatoře Gemini (NSF, NRC-Kanada, ANID-Chile, MCTIC-Brazílie, MINCyT-Argentina), Jižní Korea, Korejská republika (KASI), Kitt Peak National Observatory (KPNO), Cerro Tololo International Observatory of America (CTIO), Community Science and Data Center (CSDC) a Vera Rubin Observatory. Je spravován Asociací univerzit pro astronomický výzkum (AURA) na základě dohody o spolupráci s NSF a jeho ústředí je v Tucsonu v Arizoně.

Astronomická komunita má tu čest mít příležitost provádět astronomický výzkum v Kitt Peak v Arizoně, Mauna Kea na Havaji a Cerro Tololo a Cerro Pachón v Chile. Uznáváme a uznáváme, že tyto stránky mají velmi důležitou kulturní roli a respekt k lidem Tohono O’odham, domorodým komunitám Havaje a místním komunitám v Chile.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Lipidy na membráně mozkových buněk jsou kvůli léčbě Alzheimerovy choroby většinou přehlíženy

Byly vytvořeny vazby mezi lipidovou nerovnováhou a onemocněním, kdy změny lipidů zvyšují tvorbu amyloidových plaků, což je rys Alzheimerovy choroby. Tato nerovnováha inspirovala...

Astrofyzici jsou překvapeni neočekávanými účinky černých děr mimo jejich vlastní galaxie

Umělecká kompozice supermasivní černé díry, která reguluje vývoj jejího prostředí. Autor obrázku: Gabriel Pérez Díaz, SMM (IAC) a Dylan Nelson (Illustris-TNG) Ve středu téměř každé...

Největší australský dinosaurus – jižní titán – právě vstoupil do knih rekordů!

Australotitan cooperensis, „Southern Titan of the Cooper“. Fotografický kredit: Vlad Konstantinov, Scott Hocknull © Eromanga Natural History Museum Co je to basketbalové hřiště tak...

„Paralelní reaktory“ na bázi fotonických krystalových vláken odhalují kolektivní analogie hmotných a solitárních molekul

A. Schéma paralelních optických solitonových reaktorů založené na dutině prstencového vláknového laseru s režimem blokování. Časová optomechanická (OM) mříž umožněná fotonickými krystalovými...

Drsná kůra, která se v noci ozývá, vede k objevení nových druhů

V lesích západní a střední Afriky se v noci ozývají hlasitá volání hybridů stromů - malých, býložravých savců, ale jejich zvuk se liší podle...

Newsletter

Subscribe to stay updated.