Перші надмасивні чорні діри "увімкнули" світло у Всесвіті: що виявили вчені

Астрономи виявили надмасивну чорну діру, що створює дуже яскравий квазар, яка, як і подібні до неї, могла допомогти "увімкнути" світло в ранньому Всесвіті. Результати дослідження можуть допомогти пояснити, як космічні темні віки раннього Всесвіту добігли кінця і як надмасивні чорні діри дуже швидко виросли за відносно короткий проміжок часу понад 13 млрд років тому. Дослідження опубліковано в Astrophysical Journal Letters, пише Space.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Вважається, що надмасивні чорні діри, які мають масу в мільйони і навіть мільярди разів більшу, ніж у Сонця, виникли внаслідок серії злиттів дрібніших чорних дір і активного поглинання великої кількості матерії. Проблема в тому, що поточні моделі показують, що для створення надмасивної чорної діри необхідно щонайменше 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.

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

Період тривалістю 1,1 млрд років після Великого вибуху називається космічними темними віками. Приблизно через 380 000 років після народження Всесвіту електрони і протони об'єдналися і були створені атоми. Зникнення вільних електронів означало, що фотони, тобто частинки світла, можуть вільно переміщатися космосом на великі відстані. Тобто космос із непрозорого для світла, став раптово 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 почалися космічні темні віки. Вважається, що епоха реіонізації тривала в період між 680 млн років тому і 1,1 млрд років тому. У цей час високоенергетичне світло почало відривати електрони від іонів водню, що дало змогу фотонам знову вільно переміщатися космосом.

Вважається, що ультрафіолетове світло перших зірок розпочало процес реіонізації, але автори нового дослідження дійшли висновку, що до цього також були причетні й надмасивні чорні діри з активним живленням.

Коли надмасивні чорні діри активно поглинають навколишню матерію, то вони створюють надзвичайно яскраві квазари. Вони світяться через сильне тертя і нагрівання газу в аккреційних дисках, що оточують чорну діру. Водночас чорні діри викидають матерію, яку вони не поглинули, у вигляді струменів.

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

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

Як уже писав Фокус, фізики виявили новий незвичайний стан матерії. Вчені вже 20 років намагалися виявити дивний квантовий стан матерії і нарешті їм вдалося це зробити.

Також Фокус писав про те, що вчені запропонували нову модель початкового прискореного розширення Всесвіту, яка не передбачає наявності нового квантового поля.