Движение газа вокруг сверхмассивной черной дыры в далеком квазаре помогло измерить ее массу

Астрономы при помощи наземного интерферометра VLTI измерили массу сверхмассивной черной дыры в квазаре, свет от которого шел до Земли 11 миллиардов лет. Она составила 320 миллионов масс Солнца и значительно меньше, чем ожидалось исходя из массы родительской галактики. Это указывает на задержку роста черной дыры по сравнению с окружающей галактикой. Статья опубликована в журнале Nature.

Наблюдения за галактиками в Местной Вселенной, содержащими сверхмассивные черные дыры, показывают, что они эволюционируют совместно, причем основным механизмом, иллюстрирующим такую связь, является влияние на темп звездообразования активного ядра, где черная дыра поглощает вещество и порождает отток вещества и энергии из центра галактики. Одним из ключевых направлений исследований связи между черными дырами и галактиками стали наблюдения за галактиками, существовавшими в эпоху космического полудня, когда в них шло активное звездообразование и рост черных дыр, 8–12 миллиардов лет назад (красные смещения z=1-3).

Группа астрономов во главе с Роберто Абутером (Roberto Abuter) из Европейской южной обсерватории опубликовала результаты измерения массы сверхмассивной черной дыры в ярком квазаре SDSS J092034.17+065718.0 (или J0920) при z = 2,32. Исследователи использовали инструмент GRAVITY+ и наземный интерферометр VLTI, объединяющий четыре восьмиметровых телескопа VLT, чтобы отследить скорости движения газа вблизи черной дыры, а затем сравнивали данные наблюдений с кинематическими моделями для оценки массы черной дыры.

J0920 представляет собой один из самых ярких квазаров при значении красного смещения z~2, данные наблюдений хорошо описываются толстым и умеренно наклоненным газовым диском вокруг черной дыры с массой 3,2 × 10⁸ масс Солнца, которая аккрецирует вещество в суперэддингтоновском режиме. При этом звездная масса родительской галактики составляет 6 × 10¹¹ масс Солнца. Таким образом, она могла расти быстрее, чем черная дыра, что указывает на задержку между образованием галактики и черной дыры.

Маловероятно, что черная дыра в J0920 будет продолжать аккрецировать вещество с очень высокой скоростью в течение длительного времени (10⁷ лет), прежде чем станет аналогом галактик раннего типа (эллиптических или линзовидных) в Местной Вселенной. Скорее всего, эпизоды активности галактического ядра будут более длительными (10⁸ лет) и характеризоваться умеренным темпом аккреции.

Ранее мы рассказывали о том, как сверхмассивной черной дыре в очень далеком квазаре потребовался массивный зародыш.