Сверхмассивные черные дыры появились во время «Космического Рассвета». Но каким образом им удалось набрать такую огромную массу? Астрономы ответили на этот вопрос.
Одной из главных научных задач обсерваторий нового поколения было наблюдение первых галактик во Вселенной — тех, что существовали во время «Космического Рассвета». В этот период примерно через 50–1 миллиард лет после Большого взрыва образовались первые звезды, галактики и черные дыры в нашей Вселенной. Изучая, как эти галактики формировались и развивались в самые ранние космологические периоды, астрономы получат полную картину того, как Вселенная менялась со временем.
Результаты самых отдаленных наблюдений телескопа Джеймса Уэбба преподнесли несколько сюрпризов. Помимо открытия того, что галактики быстро формировались в ранней Вселенной, астрономы также заметили, что в центрах этих галактик были особенно массивные сверхмассивные черные дыры (СМЧД). Это особенно сбивало с толку, поскольку, согласно традиционным моделям, у этих галактик и черных дыр не было достаточно времени для формирования. В недавнем исследовании группа астрономов штата Пенсильвания разработала модель, которая могла бы объяснить, почему СМЧД так быстро росли в ранней Вселенной.
Исследовательскую группу возглавил В. Нил Брандт, профессор астрономии и астрофизики на кафедре семьи Эберли в Научном колледже Эберли штата Пенсильвания.
Как отмечают астрономы, СМЧД растут по двум основным каналам: за счет аккреции холодного газа из родительской галактики или слияния с СМЧД других галактик. Что касается аккреции, предыдущие исследования показали, что скорость аккреции черной дыры (BHAR) тесно связана со звездной массой ее галактики и красным смещением ее общего звездного населения.
«Сверхмассивные черные дыры в центрах галактик имеют массу в миллионы-миллиарды раз больше Солнца», — объяснили ученые. «Как они стали такими монстрами? Это вопрос, который астрономы изучали на протяжении десятилетий, но было трудно отследить все способы надежного роста черных дыр».
Команда измерила рост, вызванный аккрецией, на выборке из 8000 активных галактических ядер (АЯГ), расположенных в 1,3 миллионах галактик. Это было объединено с IllustrisTNG, набором современных космологических симуляций, которые моделируют формирование, эволюцию и слияния галактик от Космического рассвета до наших дней. Этот комбинированный подход обеспечил лучшее на сегодняшний день моделирование роста СМЧД за последние 12 миллиардов лет.
Их результаты показывают, что СМЧД всех масс росли гораздо быстрее, когда Вселенная была моложе, и что в большинстве случаев аккреция была основной движущей силой роста черных дыр. Они также отметили, что слияния внесли заметный вторичный вклад, особенно крупнейших СМЧД, за последние 5 миллиардов лет. Это говорит о том, что новые сверхмассивные черные дыры продолжали появляться в ранней Вселенной, но процесс их формирования был практически завершен примерно 7 миллиардов лет назад.
Оригинал статьи можно прочитать здесь.
Еще больше удивительных космических открытий в можете найти на нашем сайте «Совятня» в рубрике «Космос».
Интересные новости, советы по здоровью, ответы на популярные вопросы и цитаты великих ученых ищите в Telegram.
