Астрономы обнаружили гигантский космический шторм, вызванный сверхмассивной черной дырой 13,1 миллиарда световых лет назад. Это самый ранний пример мощного галактического ветра из наблюдаемых на настоящий момент. Подробности об открытии опубликованы в репозитории препринтов arXiv.
Наблюдения за квазаром HSC J124353.93+010038.5 (J1243+0100) были проведены с помощью комплекса радиотелескопов ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) в чилийской пустыне Атакама. Красное смещение объекта составляет 7,07, что соответствует времени пути светового луча почти в 13 миллиардов лет и радиальному расстоянию до объекта (с учетом закона Хаббла), равному около 30 миллиардов световых лет (с того момента, как объект испустил дошедшие до Земли фотоны, Вселенная успела расшириться). Этот квазар является самым неярким среди всех, что имеют красное смещение больше семи.
J1243+0100 был обнаружен телескопом Subaru NAOJ, когда астрономы вели поиск сверхмассивных черных дыр в галактиках, находящихся в отдаленных областях Вселенной. Выяснилось, что квазар порождает высокоскоростной газовый поток, движущийся со скоростью 500 километров в секунду и испускающий радиоволны при столкновении с галактической пылью. У потока оказалось достаточно энергии, чтобы сдуть из галактики межзвездное вещество и остановить процессы образования новых звезд.
Команда ученых, основываясь на движении спокойного газа, также оценила массу галактического балджа – центральной яркой выпуклости, – которая, как известно, приблизительно пропорциональна массе сверхмассивной черной дыры. Масса балджа оказалась сравнимой с массой 30 миллиардов Солнц, а масса сверхмассивной черной дыры составила один процент от этого значения. Отношение массы балджа к сверхмассивной черной дыре в J1243 + 0100 почти идентично соотношению масс черных дыр и галактик в современной Вселенной. Это означает, что коэволюция галактик и сверхмассивных черных дыр имела место еще в ранней Вселенной, менее чем через один миллиард лет после Большого взрыва.
Коэволюция объясняет, почему массы центральных черных дыр и балджа пропорциональны, несмотря на то, что их размеры отличаются на несколько порядков. Необычная зависимость между ростом черной дыры и галактики должна возникать в результате пока еще не известного физического взаимодействия. Новое исследование подтверждает теорию, согласно которой это взаимодействие происходило около 13 миллиардов лет назад, на ранних этапах эволюции галактик.