В плену у древней сверхмассивной черной дыры оказались шести галактик

В созвездии Льва астрофизики нашли необычно плотное скопление из шести древних галактик, которые захватило притяжение гигантской сверхмассивной черной дыры в его центральной части. Открытие этих галактик объясняет, как подобные черные дыры достигли столь огромной массы в первые эпохи жизни Вселенной, пишет пресс-служба Европейской южной обсерватории (ESO). Статью с описанием открытия опубликовал научный журнал Astronomy & Astrophysics.

«Наши наблюдения говорят в пользу теории, которая связывает быстрый рост самых крупных и далеких от нас сверхмассивных черных дыр с тем, что они находятся внутри самых плотных и больших скоплений темной материи, расположенных в центральных узлах «космической паутины». В прошлом мы не находили такие объекты из-за отсутствия подходящих для этого инструментов», – рассказал один из авторов работы, астрофизик из Университета Джонса Хопкинса (США) Колин Норман.

Ученые считают, что в центре каждой галактики находится сверхмассивная черная дыра, которая непрерывно поглощает раскаленный газ и пыль. Часть этого вещества притяжение черной дыры выбрасывает в виде тонких пучков газа, которые движутся почти со скоростью света. Эти структуры, которые астрономы называют джетами, выделяют огромное количество рентгеновского, гамма- и теплового излучения.

Раньше ученые считали, что сверхмассивные черные дыры формируются в результате многократных слияний черных дыр звездной массы. За последние годы космические обсерватории открыли десятки гигантских черных дыр в первых галактиках Вселенной, которые набрали массу в несколько миллиардов раз больше Солнца за невозможно короткое время, меньше миллиарда лет.

Поэтому астрофизики предполагают, что сверхмассивные черные дыры формировались внутри тех регионов Вселенной, где плотность темной и видимой материи была достаточно высокой для формирования так называемых черных дыр промежуточной массы, объектов в десятки тысяч раз тяжелее Солнца.

Ученые предполагают, что подобные скопления материи встречаются в центральных узлах так называемой космической паутины – трехмерной сети из нитей видимой и темной материи, которая возникла в первые мгновения существования Вселенной из-за распространения «эхо» Большого взрыва.

Черная дыра и ее галактическая свита

Норман и его коллеги получили первое подтверждение этой теории, изучая с помощью оптического телескопа VLT самые далекие и яркие квазары. Исследуя подобные объекты, ученые пытаются определить плотность материи в их окрестностях, а также найти потенциальные спутники подобных галактик, которые на их фоне почти невидимы.

Внимание астрономов привлек квазар SDSS J1030+0524, расположенный в созвездии Льва. Свет от него идет до Млечного Пути 12,8 млрд лет. Благодаря столь большой дистанции мы видим его в том состоянии, в котором он существовал примерно через 900 млн лет после Большого взрыва.

Этот объект ученые открыли четыре года назад, и уже тогда нашли намеки на то, что плотность материи в его окрестностях была необычно высока по сравнению с другими уголками ранней Вселенной. Норман и его коллеги узнали причину этого с помощью двух новых спектрографов, которые недавно подключили к VLT.

Данные с этих приборов показали, что вокруг этого квазара и его родительской галактики находились шесть других объектов – достаточно крупных древних галактик. Измерив расстояние до каждой из них, ученые подтвердили, что все они были гравитационно связаны с SDSS J1030+0524 и находились на относительно небольшом расстоянии от сверхмассивной черной дыры – не более 16 млн световых лет.

Дальнейшие расчеты показали, что плотность видимой материи в этом скоплении галактик была в среднем в полтора–два раза выше, чем в окружающих ее регионах ранней Вселенной. Это говорит в пользу того, что там находятся большие скопления темной материи. Их совокупная масса должна быть больше солнечной в несколько триллионов раз.

Исследователи предполагают, что благодаря подобному сосредоточению материи в этой области Вселенной сформировались комфортные условия для роста сверхмассивных черных дыр и черных дыр промежуточной массы. Последующие наблюдения за схожими регионами космоса, как надеются Норман и его коллеги, помогут ученым найти дополнительные подтверждения этой теории.