Астрономы обнаружили второй по удаленности от Солнца квазар J1007+2115, который существовал во времена, когда возраст Вселенной составлял 700 миллионов лет. Квазар содержит аномально массивную черную дыру с массой 1,5 миллиарда масс Солнца, факт существования которой требует пересмотра существующих теорий формирования и роста сверхмассивных черных дыр. Препринт работы опубликован на портале arXiv.org.

Одной из важных проблем современной астрофизики считается объяснение природы сверхмассивных черных дыр, которые найдены в центральных областях многих галактик. Общепринятой теории формирования таких объектов пока нет, предполагается, что они могут быть результатом интенсивной аккреции вещества на черную дыру звездной массы или коллапса плотного звездного кластера или сверхмассивной звезды. Чтобы понять, что из себя представляли «зародыши» черных дыр в ранней Вселенной, и оценить скорость их роста, астрономы ищут очень далекие квазары, представляющие собой ядра активных галактик.

Группа астрономов во главе с Джиньи Янг (Jinyi Yang) из обсерватории Стюарда Аризонского университета сообщает об обнаружении второго по удаленности от Солнца квазара J1007+2115, получившего название Pōniuāʻena. В переводе с гавайского это означает «невиданный вращающийся источник творения, окруженный сиянием». Это открытие является результатом многолетних наблюдений по программе поиска далеких квазаров, в которой задействованы телескопы обсерваторий «Джемини», Кека, Межамериканской обсерватории Серро-Тололо, Магеллановы телескопы и система радиотелескопов ALMA, а также используются архивные данные наземных обзоров DECaLS, UHS, Pan-STARRS1 и космического телескопа WISE.

Анализ данных наблюдений показал, что значение красного смещения для J1007+2115, равное 7,515, соответствует возрасту Вселенной в 700 миллионов лет, что означает, что квазар существовал в эпоху Реионизации, когда образовывались первые галактики и звезды. Масса центральной черной дыры, оцененная по данным спектроскопических наблюдений, составляет (1,5±0,2)×10⁹ масс Солнца. Она в два раза массивнее сверхмассивной черной дыры, найденной в самом далеком известном на сегодня квазаре J1342+0928.

Такая черная дыра плохо вписывается в существующие теории, так как требует аномально массивного «зародыша» с массой в десять тысяч масс Солнца, который должен был образоваться через сто миллионов лет после Большого взрыва. Подобный сценарий требует либо образование «зародыша» в результате прямого коллапса массивного объекта, либо очень быстрой скорости роста черной дыры за счет аккреции вещества. Таким образом, это открытие позволяет получить самое сильное ограничение на модели ранних этапов роста сверхмассивных черных дыр, которые нуждаются в пересмотре.

Ранее астрономы смогли определить квазар с самой большой светимостью из известных, который существовал во времена, когда возраст Вселенной составлял чуть больше миллиарда лет.

Александр Войтюк