Известен факт сред астрономите и космолозите е, че колкото по-далеч във Вселената гледате, толкова по-назад във времето, което виждате. И колкото по-близо астрономите са в състояние да видят до Големия взрив, който се е състоял преди 13,8 милиарда години, толкова по-интересни са откритията. Именно тези находки ни учат най-много за най-ранните периоди на Вселената и нейната последваща еволюция.
Например, учени, използващи Инфрачервеното изследване с широко поле (WISE) и телескопите Magellan, наскоро наблюдаваха най-ранната Супермасивна черна дупка (SMBH) досега. Според проучването на екипа за откриване, тази черна дупка е приблизително 800 милиона пъти по-голяма от масата на нашето Слънце и се намира на повече от 13 милиарда светлинни години от Земята. Това го прави най-отдалечената и най-млада SMBH наблюдавана до момента.
Изследването, озаглавено „Черна дупка с 800 милиона слънчева маса в значително неутрална Вселена при червено изместване 7,5“, наскоро се появи в списанието Nature. Воден от Едуардо Баньодос, изследовател от Института за наука Карнеги, екипът включва членове от лабораторията за реактивни двигатели на НАСА, Института за астрономия Макс Планк, Института за астрономия и астрофизика Кавли, Обсерваторията Лас Камбрес и множество университети.
Както при другите SMBH, това конкретно откритие (обозначено J1342 + 0928) е квазар, клас на супер ярки обекти, които се състоят от черна дупка, натрупваща материя в центъра на масивна галактика. Обектът е открит по време на проучване за отдалечени обекти, което комбинира инфрачервени данни от мисията WISE с наземни проучвания. След това екипът проследява данни от телескопите на Магелан от Обсерваторията Карнеги в Чили.
Както при всички отдалечени космологични обекти, разстоянието на J1342 + 0928 се определя чрез измерване на червеното му изместване. Чрез измерване на дължината на вълната на светлината на обекта се разтяга от разширяването на Вселената, преди да достигне Земята, астрономите са в състояние да определят колко далеч е трябвало да пътува, за да стигне до тук. В този случай квазарът имаше червено изместване 7,54, което означава, че са били необходими повече от 13 милиарда години, за да достигне светлината ни до нас.
Както Xiaohui Fan от обсерваторията на Стюард на университета в Аризона (и съавтор на изследването) обясни в прессъобщение на Карнеги:
„Това голямо разстояние прави такива обекти изключително слаби, когато се гледат от Земята. Ранните квазари също са много редки в небето. Известно беше само един квазар при червено изместване, по-голямо от седем досега, въпреки широкото търсене. "
Като се има предвид възрастта и масата му, откриването на този квазар беше доста изненада за изследващия екип. Както Даниел Стърн, астрофизик от лабораторията за реактивни двигатели на НАСА и съавтор на изследването, посочи в съобщението на НАСА, „Тази черна дупка нарасна много по-голямо, отколкото очаквахме само за 690 милиона години след Големия взрив, което предизвиква нашите теории за това как се образуват черни дупки. "
По същество този квазар е съществувал във време, когато Вселената тъкмо започва да излиза от онова, което космолозите наричат „тъмните векове“. През този период, който започва приблизително от 380 000 години до 150 милиона години след Големия взрив, повечето фотони във Вселената взаимодействат с електрони и протони. В резултат радиацията на този период е неоткриваема от сегашните ни инструменти - оттук и името.
Вселената остана в това състояние, без светещи източници, докато гравитацията кондензира материята в първите звезди и галактики. Този период е известен като "епоха на реинозацията", продължила от 150 милиона до 1 милиард години след Големия взрив и се характеризира с образуването на първите звезди, галактики и квазари. Тя е така наречена, защото енергията, отделяна от тези древни галактики, е причинила неутралния водород на Вселената да се възбужда и йонизира.
След като Вселената става реонизирана, фотоните могат да пътуват свободно из космоса и Вселената официално става прозрачна за светлина. Именно това прави откриването на този квазар толкова интересно. Както екипът забеляза, голяма част от водорода, който го заобикаля, е неутрален, което означава, че той е не само най-далечният квазар, наблюдаван някога, но и единственият пример за квазар, съществуващ преди реионизирането на Вселената.
С други думи, J1342 + 0928 е съществувал по време на голям преходен период за Вселената, който се оказва една от настоящите граници на астрофизиката. Сякаш това не беше достатъчно, екипът също беше объркан от масата на обекта. За да стане черна дупка толкова масивна през този ранен период на Вселената, би трябвало да има специални условия, които да позволят такъв бърз растеж.
Какви са тези условия обаче остава загадка. Какъвто и да е случаят, изглежда, че тази новооткрита SMBH консумира материя в центъра на галактика с изумителна скорост. И докато откритието му повдигна много въпроси, очаква се разполагането на бъдещи телескопи да разкрие повече за този квазар и неговия космологичен период. Както каза Стърн:
„С няколко следващи поколения, още по-чувствителни съоръжения, които се изграждат в момента, можем да очакваме много вълнуващи открития в най-ранната вселена през следващите години.“
Тези мисии от следващо поколение включват мисията на Евклид на Европейската космическа агенция и инфрачервения телескоп за наблюдение с широко поле (NASFIR) на НАСА. Докато Евклид ще изучава обекти, разположени преди 10 милиарда години, за да измери как тъмната енергия е повлияла на космическата еволюция, WFIRST ще извърши широкополеви близки до инфрачервени изследвания, за да измери светлината, идваща от милиард галактики.
Очаква се и двете мисии да разкрият повече обекти като J1342 + 0928. Понастоящем учените прогнозират, че в небето има само 20 до 100 квазара, толкова ярки и толкова далечни, колкото J1342 + 0928. Като такива те бяха най-доволни от това откритие, което се очаква да ни предостави основна информация за Вселената, когато тя беше само 5% от сегашната й възраст.
