Ученые обнаружили, что первые сверхмассивные черные дыры "зажгли" свет во Вселенной.

Астрономы нашли сверхмассивную черную дыру, создающую очень яркий квазар, которая, как и ей подобные объекты, могла способствовать "включению" света в ранней Вселенной. Результаты исследования могут помочь понять, как закончились космические темные века ранней Вселенной и как сверхмассивные черные дыры быстро росли за относительно короткий период времени более 13 миллиардов лет назад. Исследование опубликовано в журнале Astrophysical Journal Letters, сообщает Space.

Считается, что сверхмассивные черные дыры, масса которых достигает миллионов и даже миллиардов солнечных масс, возникли в результате последовательных слияний более мелких черных дыр и активного поглощения значительных объемов материи. Проблема заключается в том, что современные модели показывают, что для формирования сверхмассивной черной дыры требуется не менее 1 миллиарда лет. Однако астрономы уже обнаружили такие гигантские черные дыры, существовавшие менее чем через миллиард лет после Большого взрыва, что представляет собой большую загадку.

Ученые нашли новый яркий квазар, созданный сверхмассивной черной дырой, получивший название CFHQS J142952+54471 (J1429+5447). Он расположен так далеко, что свет квазара двигался к Солнечной системе 13 миллиардов лет. То есть квазар существовал уже через 800 миллионов лет после Большого взрыва. При этом астрономы установили, что сверхмассивная черная дыра излучает струю плазмы.

По расчетам ученых, масса сверхмассивной черной дыры составляет примерно 200 миллионов солнечных масс, и она существовала в период космической истории, известный как эпоха реионизации.

Период длительностью 1,1 миллиарда лет после Большого взрыва называется космическими темными веками. Примерно через 380 000 лет после появления Вселенной электроны и протоны объединились, образовав атомы. Исчезновение свободных электронов означало, что фотоны, или частицы света, могли свободно перемещаться по космосу на большие расстояния. Таким образом, космос, который ранее был непрозрачным для света, внезапно стал прозрачным.

В то же время, по мере эволюции Вселенной, в ней стало больше нейтральных атомов водорода, которые начали поглощать свет. Это привело к тому, что Вселенная снова погрузилась во тьму, и начались космические темные века. Считается, что эпоха реионизации длилась между 680 миллионами и 1,1 миллиарда лет назад. В это время высокоэнергетический свет начал отделять электроны от ионов водорода, что позволило фотонам снова свободно перемещаться по космосу.

Считается, что ультрафиолетовый свет первых звезд инициировал процесс реионизации, однако авторы нового исследования пришли к выводу, что в этом также играли роль сверхмассивные черные дыры с активным питанием.

Когда сверхмассивные черные дыры активно поглощают окружающую материю, они создают чрезвычайно яркие квазары. Они светятся благодаря сильному трению и нагреву газа в аккреционных дисках, окружающих черную дыру. В то же время черные дыры выбрасывают материю, которую они не поглотили, в виде струй.

Ученые установили, что самые ранние квазары в ранней Вселенной обеспечили энергией процесс реионизации нейтрального водорода.

Это исследование не только раскрывает секреты эпохи реионизации, но и может помочь выяснить, как сверхмассивные черные дыры достигли таких гигантских размеров менее чем через 1 миллиард лет после рождения Вселенной.