Перші надмасивні чорні діри "включили" світло у Всесвіті: які відкриття зробили вчені.

Астрономи виявили надмасивну чорну діру, яка створює дуже яскравий квазар, що, подібно до інших, могла допомогти "включити" світло в ранній Всесвіті. Результати дослідження можуть пояснити, як космічні темні віки раннього Всесвіту підійшли до кінця та як надмасивні чорні діри дуже швидко зросли за відносно короткий період часу більше 13 млрд років тому. Дослідження опубліковано в Astrophysical Journal Letters, пише Space.

Вважається, що надмасивні чорні діри, маса яких у мільйони і навіть мільярди разів перевищує масу Сонця, виникли внаслідок серії злиттів менших чорних дір і активного поглинання великої кількості матерії. Проблема полягає в тому, що поточні моделі показують, що для створення надмасивної чорної діри необхідно не менше 1 млрд років. Але астрономи вже виявили такі гігантські чорні діри, які існували менш ніж через мільярд років після Великого вибуху, і це велика загадка.

Вчені виявили новий яскравий квазар, створений надмасивною чорною дірою, що отримав назву CFHQS J142952+54471 (J1429+5447). Він знаходиться так далеко від нас, що світло квазара летіло до Сонячної системи 13 млрд років. Тобто квазар існував вже через 800 млн років після Великого вибуху. При цьому астрономи з'ясували, що надмасивна чорна діра випускає струю плазми.

За оцінками вчених, маса надмасивної чорної діри становить приблизно 200 млн мас Сонця, і вона існувала в період космічної історії, відомий як епоха реіонізації.

Перша етап тривалістю 1,1 млрд років після Великого вибуху називається космічними темними віками. Приблизно через 380 000 років після народження Всесвіту електрони та протони об'єдналися, утворивши атоми. Зникнення вільних електронів означало, що фотони, тобто частинки світла, можуть вільно переміщатися по космосу на великі відстані. Тобто космос з непрозорого для світла раптово став прозорим.

Водночас, у міру еволюції Всесвіту в ньому виникло більше нейтральних атомів водню, які почали поглинати світло. Це змусило Всесвіт знову зануритися в темряву, і розпочалися космічні темні віки. Вважається, що епоха реіонізації тривала в період між 680 млн років тому та 1,1 млрд років тому. У цей час високоенергетичне світло почало відривати електрони від іонів водню, що дозволило фотонам знову вільно переміщатися по космосу.

Вважається, що ультрафіолетове світло перших зірок розпочало процес реіонізації, але автори нового дослідження прийшли до висновку, що в цьому також брали участь і надмасивні чорні діри з активним живленням.

Коли надмасивні чорні діри активно поглинають навколишню матерію, вони створюють надзвичайно яскраві квазари. Вони світяться через сильне тертя та нагрів газу в акреційних дисках, що оточують чорну діру. Водночас чорні діри викидають матерію, яку вони не поглинули, у вигляді струй.

Вчені дійшли висновку, що найперші квазари в ранньому Всесвіті забезпечили енергією процес реіонізації нейтрального водню.

Це дослідження не лише розкриває секрети епохи реіонізації, але й може допомогти з'ясувати, як надмасивні чорні діри стали такими величезними менш ніж через 1 млрд років після народження Всесвіту.