eso1921ru — Научный релиз

Наблюдения в ESO: завтрак черных дыр во время «космического рассвета»

19 декабря 2019 г., St.-Petersburg

На Очень Большом Телескопе ESO астрономы наблюдали скопления холодного газа вокруг некоторых из наиболее ранних галактик во Вселенной. Эти газовые гало – прекрасное «питание» для сверхмассивных черных дыр в центрах этих галактик, которые мы видим такими, какими он были более 12.5 миллиардов лет назад. Эти «запасы питания» могут объяснить, каким образом сверхмассивные «космические монстры» смогли вырасти столь быстро за период истории Вселенной, известный под названием «Космического рассвета».

Мы теперь можем впервые продемонстрировать, что первичные галактики действительно имели достаточное количество «питания» в своих окрестностях, чтобы поддерживать как рост сверхмассивных черных дыр, так и интенсивное звездообразование”, -- говорит Эмануэле Паоло Фарина (Emanuele Paolo Farina) из Института астрономии Макса Планка в Гейдельберге, в Германии, руководитель исследования, результаты которого опубликованы сегодня в The Astrophysical Journal. “Это фундаментальный вклад в составление сложной мозаики формирования космических структур более 12 миллиардов лет назад”.

Астрономы в течение долгого времени пытаются понять, как сверхмассивные черные дыры смогли вырасти до столь больших масс в столь ранний период истории Вселенной. "Существование этих ранних «монстров» с массой в несколько миллиардов солнечных масс – большая загадка", -- говорит Фарина, который также работает и в Институте астрофизики Макса Планка в Гархинге близ Мюнхена. Ведь это означает, что первые черные дыры, которые могли образоваться при коллапсе первых звезд, дожны были вырасти очень быстро. Но до этих пор астрономы так и не находили ‘питательной среды черных дыр’ — газа и пыли — в количествах достаточно больших, чтобы объяснить столь быстрый рост.

Что еще больше усложняло картину, предыдущие наблюдения с Атакамской Большой миллиметровой и субмиллиметровой антенной решеткой ALMA выявили в ранних галактиках большие количества пыли и газа, которые поддерживали быстрое звездообразование. Эти наблюдения на ALMA заставляли предполагать, что для «питания» черных дыр вещества оставалось мало.

Чтобы разгадать эту загадку, Фарина и его коллеги использовали приемник MUSE на Очень Большом Телескопе ESO (VLT) в чилийской пустыне Атакама для исследования квазаров — крайне ярких объектов, энерговыделение которых обеспечивается сверхмассивными черными дырами в центрах массивных галактик. Была исследована выорка из 31 квазара, видимых на расстоянии, которое соответствует их видимому возрасту более 12.5 миллиардов лет назад, в период, когда новорожденной Вселенной было всего примерно 870 миллионов лет. Это одна из крупнейших наблюдавшихся выборок квазаров в столь раннюю эпоху существования Вселенной.

Астрономы обнаружили, что 12 квазаров окружены гигантскими скоплениями газа: гало из холодного плотного газообразного водорода, простирающимися на 100 000 световых лет от центральных черных дыр и с массами в миллиарды масс Солнца. Группа, в которую входили исследователи из Германии США, Италии и Чили, обнаружила также, что эти газовые гало тесно связаны с галактиками, обеспечивая, таким образом, прекрасный источник «питания», необходимый как для роста сверхмассивных черных дыр, так и для бурного звездообразования.

Исследование во многом обязано своим успехом великолепной чувствительности спектроскопического приемника MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer), установленного на телескопе ESO VLT, который Фарина назвал “прорывным” в исследованиях квазаров. “Затрачивая всего по несколько часов на объект, мы смогли проникнуть в окрестности самых массивных и прожорливых черных дыр, существующих в молодой Вселенной”, -- добавил он. Сами квазары яркие, но газовые резервуары вокруг них наблюдать значительно труднее. Но с MUSE удалось зарегистрировать слабое свечение газообразного водорода в гало, что позволило астрономам наконец обнаружить те самые запасы «питания», которые полощались сверхмассивными черными дырами в ранней Вселенной.

В будущем’s Чрезвычайно Большой Телескоп ESO (ELT) поможет ученым выявить еще больше подробностей из жизни галактик и сверхмассивных черных дыр в первую пару миллиардов лет после Большого Взрыва. “С мощью ELT мы сможем проникнуть еще глубже в раннюю Вселенную и найти намного больше таких газовых туманностей”, -- заключает Фарина.

Узнать больше

Результаты исследования представлены в статье, которая публикуется в The Astrophysical Journal.

Состав исследовательской группы: Emanuele Paolo Farina (Max Planck Institute for Astronomy [MPIA], Heidelberg, Germany and Max Planck Institute for Astrophysics [MPA], Garching bei München, Germany), Fabrizio Arrigoni-Battaia (MPA), Tiago Costa (MPA), Fabian Walter (MPIA), Joseph F. Hennawi (MPIA and Department of Physics, University of California, Santa Barbara, US [UCSB Physics]), Anna-Christina Eilers (MPIA), Alyssa B. Drake (MPIA), Roberto Decarli (Astrophysics and Space Science Observatory of Bologna, Italian National Institute for Astrophysics [INAF], Bologna, Italy), Thales A. Gutcke (MPA), Chiara Mazzucchelli (European Southern Observatory, Vitacura, Chile), Marcel Neeleman (MPIA), Iskren Georgiev (MPIA), Eduardo Bañados (MPIA), Frederick B. Davies (UCSB Physics), Xiaohui Fan (Steward Observatory, University of Arizona, Tucson, US [Steward]), Masafusa Onoue (MPIA), Jan-Torge Schindler (MPIA), Bram P. Venemans (MPIA), Feige Wang (UCSB Physics), Jinyi Yang (Steward), Sebastian Rabien (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, Garching bei München, Germany), and Lorenzo Busoni (INAF-Arcetri Astrophysical Observatory, Florence, Italy). 

Европейская Южная Обсерватория (ESO, European Southern Observatory) -- ведущая межгосударственная астрономическая организация Европы, намного обгоняющая по продуктивности другие наземные астрономические обсерватории мира. В ее работе участвуют 16 стран: Австрия, Бельгия, Великобритания, Германия, Дания, Ирландия, Испания, Италия, Нидерланды, Польша, Португалия, Финляндия, Франция, Чешская Республика, Швейцария и Швеция, а также Чили, предоставившая свою территорию для размещения обсерваторий ESO, и Австралия, являющаяся ее стратегическим партнером. ESO проводит в жизнь масштабную программу проектирования, строительства и эксплуатации мощных наземных наблюдательных инструментов, позволяющих астрономам выполнять важнейшие научные исследования. ESO также играет ведущую роль в организации и поддержке международного сотрудничества в области астрономии. ESO располагает тремя уникальными наблюдательными пунктами мирового класса, находящимися в Чили: Ла Силья, Параналь и Чахнантор. В обсерватории Параналь установлен Очень Большой Телескоп ESO (The Very Large Telescope, VLT), способный работать в формате Очень Большого Телескопа-Интерферометра VLTI, и два крупнейших широкоугольных телескопа: VISTA, выполняющий обзоры неба в инфракрасных лучах, и обзорный телескоп оптического диапазона VLT (VLT Survey Telescope). ESO также является одним из основных партнеров по эксплуатации двух инструментов субмиллиметрового диапазона на плато Чахнантор: телескопа APEX и крупнейшего астрономического проекта современности ALMA. На Серро Армазонес, недалеко от Параналя, ESO ведет строительство 39-метрового Чрезвычайно Большого Телескопа ELT, который станет «величайшим оком человечества, устремленным в небо».

Ссылки

Контакты

Kirill Maslennikov
Pukovo Observatory
St.-Petersburg, Russia
Телефон: +79112122130
Сотовый: +79112122130
Email: kirill.maslennikov1@gmail.com

Emanuele Paolo Farina
Max Planck Institute for Astronomy and Max Planck Institute for Astrophysics
Heidelberg and Garching bei München, Germany
Телефон: +49 89 3000 02297
Email: emanuele.paolo.farina@gmail.com

Bárbara Ferreira
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Телефон: +49 89 3200 6670
Сотовый: +49 151 241 664 00
Email: pio@eso.org

Connect with ESO on social media

Перевод пресс-релиза ESO eso1921.

О релизе

Релиз №:eso1921ru
Название:Quasar
Тип:Early Universe : Galaxy : Activity : AGN : Quasar
Facility:Very Large Telescope
Instruments:MUSE
Science data:2019ApJ...887..196F

Изображения

Газовое гало, наблюдавшееся с приемником MUSE, окружает сливающиеся галактики, зарегистрированные на ALMA
Газовое гало, наблюдавшееся с приемником MUSE, окружает сливающиеся галактики, зарегистрированные на ALMA
Далекий квазар, окруженный газовым гало: взгляд художника
Далекий квазар, окруженный газовым гало: взгляд художника

Видео

ESOcast 214 Light: Завтрак черных дыр на космическом рассвете
ESOcast 214 Light: Завтрак черных дыр на космическом рассвете
3D картина газового гало, окружающего слияние галактик: данные MUSE и ALMA
3D картина газового гало, окружающего слияние галактик: данные MUSE и ALMA
Художественная анимация: далекий квазар, окруженный газовым гало
Художественная анимация: далекий квазар, окруженный газовым гало

Также смотрите наши