Открытие этого квазара, получившего название SDSS J0100 + 2802, знаменует собой важный шаг в понимании того, как квазары, самые мощные объекты во Вселенной, эволюционировали с самой ранней эпохи, всего через 900 миллионов лет после Большого взрыва, который, как считается, произошел. случилось 13.7 миллиардов лет назад. Квазар с массой центральной черной дыры 12 миллиардов солнечных масс и светимостью 420 триллионов солнц находится на расстоянии 12.8 миллиардов световых лет от Земли.
Открытие этого сверхъестественного квазара также представляет собой серьезную загадку для теории роста черных дыр в ранней Вселенной, по словам Сяохуэй Фан, профессора астрономии Риджентс из Обсерватории Стюарда, соавтора исследования.
"Как может квазар, столь яркий, и такая массивная черная дыра, образоваться так рано в истории Вселенной, в эпоху, вскоре после того, как только что появились самые ранние звезды и галактики??"Фан сказал. "И каковы отношения между этой чудовищной черной дырой и окружающей ее средой, включая ее галактику??
"Этот сверхмассивный квазар со своей сверхмассивной черной дырой представляет собой уникальную лабораторию для изучения сборки массы и образования галактик вокруг самых массивных черных дыр в ранней Вселенной."
Квазар датируется временем, близким к концу важного космического события, которое астрономы назвали «эпохой реионизации»: космический рассвет, когда свет от самых ранних поколений галактик и квазаров, как считается, закончил «космические темные века». "и преобразовал Вселенную в то, как мы ее видим сегодня.
Обнаруженные в 1963 году квазары — самые мощные объекты за пределами нашей галактики Млечный Путь, излучающие огромное количество энергии через пространство, поскольку сверхмассивная черная дыра в их центре всасывает материю из своего окружения. Благодаря новому поколению цифровых обзоров неба астрономы обнаружили более 200 000 квазаров с возрастом от 0 до 0.7 миллиардов лет после Большого взрыва до сегодняшнего дня.
Новый квазар, сияющий эквивалентом 420 триллионов солнц, в семь раз ярче, чем самый далекий известный квазар (находящийся на расстоянии 13 миллиардов лет). Он содержит черную дыру с массой 12 миллиардов солнечных масс, что доказывает, что это самый яркий квазар с самой массивной черной дырой среди всех известных квазаров с большим красным смещением (очень далеких).
«Для сравнения, наша собственная галактика Млечный Путь имеет в центре черную дыру с массой всего 4 миллиона солнечных масс; черная дыра, питающая этот новый квазар, в 3000 раз тяжелее», — сказал Фан.
Файги Ван, докторантка Пекинского университета, которую совместно возглавляют Фань и профессор. Сюэ-Бин У из Пекинского университета, ведущий автор исследования, сначала заметил этот квазар для дальнейшего изучения.
"Этот квазар был впервые обнаружен нашими двумя.4-метровый телескоп Лицзян в Юньнани, Китай, что делает его единственным квазаром, когда-либо обнаруженным 2-метровым телескопом на таком расстоянии, и мы очень им гордимся », — сказал Ван. «Ультралюминесцентная природа этого квазара позволит нам провести беспрецедентные измерения температуры, состояния ионизации и содержания металлов в межгалактической среде в эпоху реионизации."
После первоначального открытия два телескопа в южной части Аризоны сделали тяжелую работу по определению расстояния и массы черной дыры: 8.4-метровый большой бинокулярный телескоп, или LBT, на горе Грэм и 6.5-метровый многопрозрачный телескоп, или MMT, на горе Хопкинс. Дополнительные наблюдения с 6.5-метровый телескоп Магеллана в обсерватории Лас Кампанас, Чили, и 8.2-метровый северный телескоп Близнецов в Мауна-Кеа, Гавайи, подтвердил результаты.
«Этот квазар очень уникален», — сказал Сюэ-Бинг Ву, профессор кафедры астрономии Школы физики Пекинского университета и заместитель директора Института астрономии и астрофизики Кавли. "Его светящийся свет, как и самый яркий маяк в далекой Вселенной, поможет нам больше узнать о ранней Вселенной."
Ву возглавляет команду, которая разработала метод эффективного выбора квазаров в далекой Вселенной на основе оптических и фотометрических данных в ближнем инфракрасном диапазоне, в частности, с использованием данных Sloan Digital Sky Survey и спутника Wide-Field Infrared Explorer NASA или WISE.
«Это большое достижение для LBT», — сказал Фан, председатель Научного консультативного комитета LBT, а также обнаружил предыдущих рекордсменов по самой массивной черной дыре в ранней Вселенной, примерно четверть размера недавно открытого объекта. «Особо чувствительные оптические и инфракрасные спектрографы LBT позволили быстро оценить как расстояние до квазаров, так и массу черной дыры в центре квазара."
Для Кристиана Вейле, директора обсерватории с большим бинокулярным телескопом, это открытие демонстрирует как силу международного сотрудничества, так и преимущества использования различных объектов, разбросанных по всему миру.
«Этот результат особенно радует LBTO, которая находится на пути к полноценной работе в ночное время», — сказал Вейе. "Хотя в этом случае авторы использовали два разных инструмента последовательно, один для спектроскопии в видимом свете, а другой для получения изображений в ближнем инфракрасном диапазоне, LBTO скоро предложит пару инструментов, которые можно использовать одновременно, что фактически удвоит количество возможных наблюдений в чистом виде. небо и, в конечном итоге, создание еще более захватывающей науки."
Чтобы еще больше раскрыть природу этого замечательного квазара и пролить свет на физические процессы, которые привели к образованию самых первых сверхмассивных черных дыр, исследовательская группа проведет дальнейшие исследования этого квазара с помощью других телескопов разных стран, в том числе космического телескопа Хаббла.
Телескоп и рентгеновский телескоп Чандра.