За допомогою Дуже великого телескопа (Very Large Telescope, VLT) Європейської південної обсерваторії (European Southern Observatory, ESO) астрономи виявили шість галактик, що лежали навколо надмасивної чорної діри, коли Всесвіту було менше мільярда років. Це перший випадок, коли таке тісне угрупування вдалося спостерігати в ранньому Всесвіті. Знахідка допоможе астрономам краще зрозуміти, як надмасивні чорні діри, одна з яких існує в центрі Молочного Шляху, утворились і швидко зросли до величезних розмірів. Відкриття відповідає теоретичним уявленням про те, що чорні діри можуть швидко рости у великих, схожих на павутину структурах, що містять велику кількість газу. Цим газом і живляться такі чорні діри.
«Дослідження було зумовлене головно бажанням зрозуміти деякі найскладніші астрономічні об’єкти — надмасивні чорні діри в ранньому Всесвіті. Це екстремальні системи, і досі у нас не було ясного пояснення їх існування», — сказав Марко Міґнолі (Marco Mignoli), астроном Національного інституту астрофізики (National Institute for Astrophysics, INAF) в Болоньї (Італія), і головний автор нового дослідження. Його результати оприлюднив журнал Astronomy & Astrophysics.
Нові спостереження за допомогою VLT ESO дали змогу виявити кілька галактик, що оточують надмасивну чорну діру, і всі вони лежать у космічній «павутині» з газу, що за розмірами у 300 разів перевищує Молочний Шлях. «Космічне мереживо ниток схоже на павутину», — пояснює Міґнолі. «Галактики містяться і ростуть там, де нитки перетинаються, а потоки газу — доступні як для живлення галактик, так і центральної надмасивної чорної діри, — можуть рухатися вздовж ниток».
На цій мапі показано положення в сузір’ї Секстанта об’єкта SDSS J103027.09 + 052455.0 — квазара, що «працює» від надмасивної чорної діри, оточеної принаймні шістьма галактиками. На мапі показано більшість зір, видимих неозброєним оком за гарних умов, а розташування квазара позначено червоним кружком. Фото з сайту www.eso.org.
Світло від цієї великої схожої на павутину структури з її чорною дірою в один мільярд сонячних мас подорожувало до нас з часів, коли Всесвіту було лише 0,9 мільярда років. «Наша робота стосувалася важливої частини ще далеко неповної головоломки, яка зводиться до розуміння формування і зростання таких екстремальних, але відносно великих, об’єктів відносно швидко після Великого Вибуху», — сказав співавтор Роберто Джиллі (Roberto Gilli), також астроном з INAF у Болоньї, маючи на увазі надмасивні чорні діри.
Найперші чорні діри, які на думку астрономів, утворилися внаслідок «смерті» перших зір, мали дуже швидко набирати масу (зростати), щоб досягти маси в мільярд сонць протягом перших 0,9 мільярда років життя Всесвіту. Щоб підтвердити такі уявлення, астрономи шукають пояснення тому, що могло бути джерелом великого обсягу «палива чорної діри», щоб ці об’єкти могли вирости до таких величезних розмірів за такий короткий час. Нова знайдена структура вказує на таке ймовірне джерело: «павутина» та галактики всередині неї містять достатньо газу, щоб забезпечити паливо, потрібне центральній чорній дірі, щоб швидко стати надмасивним гігантом.
На цьому зображенні показано ділянку зоряного небана вколо SDSS J103027.09 + 052455.0, квазара, що «працює» від надмасивної чорної діри, оточеної принаймні шістьма галактиками. Ця картина створена на основі зображень, опублікованих у Цифрованому огляді неба 2 (Digitized Sky Survey 2). Фото з сайту www.eso.org.
Але як взагалі сформувалися такі великі ниткоподібні структури? Астрономи вважають, що основну роль в цьому відіграли величезні гало таємничої темної матерії. Існує думка, що ці великі ділянки невидимої матерії збирають величезну кількість газу в ранньому Всесвіті; газ і невидима темна матерія разом утворюють схожі на павутину структури, де можуть розвиватися галактики і чорні діри.
«Наша знахідка підтверджує думку про те, що найвіддаленіші та наймасивніші чорні діри утворюються і ростуть у масивних гало темної матерії у великомасштабних структурах, і що раніше такі структури не були виявлені, ймовірно, через обмеженість спостережень», — сказав Колін Норман (Colin Norman) з університету Джонса Гопкінса в Балтіморі (США), також співавтор дослідження.
Виявлені в цьому дослідженні галактики є одними з найменших, що їх можуть спостерігати нинішні телескопи. Відкриття вимагало спостережень протягом декількох годин за допомогою найбільших доступних оптичних телескопів, зокрема VLT ESO. Використовуючи приймачі MUSE і FORS2 на VLT в обсерваторії ESO на горі Серро Паранал в чилійській пустелі Атакама, наукова група підтвердила зв’язок між чотирма з шести галактик і чорною дірою. «Ми вважаємо, що ми щойно побачили вершину айсберга, і що кілька галактик, виявлених досі навколо цієї надмасивної чорної діри, є лише найяскравішими», — сказала співавтор дослідження Барбара Бальмаверде (Barbara Balmaverde), астроном з INAF в Торіно (Італія).
Ці результати сприяють нашому розумінню того, як формувалися та еволюціонували надмасивні чорні діри та великі космічні структури. Надзвичайно великий телескоп (Extremely Large Telescope) ESO, який зараз будують в Чилі, зможе спиратися на це дослідження, спостерігаючи за допомогою своїх новітніх інструментів набагато більш слабкі галактики навколо масивних чорних дір у ранньому Всесвіті.
За інф. з сайту www.eso.org підготував Іван Крячко
