Астрономы нашли возможно самый далекий скрытый квазар
Астрономы при помощи наземных и космических обсерваторий смогли открыть первого кандидата в скрытые квазары в ранней Вселенной. Мы видим его таким, каким он был тогда, когда возраст Вселенной составлял всего 850 миллионов лет. Если в дальнейшем это подтвердится, то квазар станет рекордным объектом такого типа по удаленности от Земли и поможет проверить теории формирования и роста сверхмассивных черных дыр. Статья опубликована в журнале Astronomy & Astrophysics Letters.
Факт обнаружения черных дыр с массами 109-1010 масс Солнца, которые активно поглощают вещество и находятся в центре 180 ярких квазаров, при значениях красного смещения z>6, сильно повлиял на теории формирования и роста сверхмассивных черных дыр в ранней Вселенной — эта проблема является одной из основных в современной астрофизике. Существует несколько различных объяснений образования зародышей таких объектов. Два наиболее популярных класса моделей предсказывают образование «легких зародышей» (с массой около ста масс Солнца) из остатков звезд населения III и «тяжелых зародышей» (с массами от 104-106 масс Солнца) в ходе прямого коллапса гигантских первичных облаков газа. Все эти модели требуют непрерывного темпа аккреции вещества на черную дыру, который может быть сравним или превышать предел Эддингтона, причем сама черная дыра будет практически скрыта от внешнего наблюдателя большими объемами плотного аккрецирующего вещества. Такие ситуации могут возникать при слиянии галактик, однако обнаружить подобные «скрытые» квазары крайне трудно из-за поглощения веществом большей части излучения, исходящей из области сверхмассивной черной дыры.
Группа астрономов во главе с Фабио Вито (Fabio Vito) сообщила об открытии первого кандидата в скрытые квазары в ранней Вселенной, получившего обозначение PSO 167-13. Первоначально объект был обнаружен оптической системой Pan-STARRS и включен в список кандидатов в квазары на больших значениях красного смещения, затем это было подтверждено благодаря наблюдениям, проведенным при помощи системы радиотелескопов ALMA в линии [C II]. В дальнейшем к наблюдениям подключились космический телескоп «Хаббл» и обсерватория «Чандра».
Оказалось, что положение кандидата в квазары соотносится с положением оптически различимой галактики PSO 167-13 на значении z = 6,515, рядом с которой на расстоянии около пяти килопарсек находится другая галактика. Данные «Чандры» показывают, что новооткрытый объект является источником высокоэнергетических рентгеновских квантов, однако за 16 часов наблюдений их было зарегистрировано крайне мало. Это можно объяснить поглощением рентгеновского излучения плотными газовыми облаками, окружающими центральную область квазара. Независимо от того, какая из галактик является источником рентгеновских квантов, вся пара представляет собой первого кандидата в скрытые квазары в ранней Вселенной. Если в дальнейшем это подтвердится, то PSO167-13 станет рекордным объектом такого типа по удаленности.
Ранее мы рассказывали про квазар, свет от которого шел до Земли более тринадцати миллиардов лет, как гравитационная линза помогла измерить вращение сверхмассивных черных дыр, а также о том, как астрономы обнаружили «переходные» квазары.
Александр Войтюк
Радиоимпульсы возникают в магнитосфере магнитара
Астрономы увидели, как галактический магнитар SGR J1935+2154 начал и перестал быть радиопульсаром. В этой фазе он пробыл 13 дней, спустя пять месяцев после того, как стал первым источником быстрого радиовсплеска в Млечном Пути. Это говорит в пользу теории о том, что подобные всплески связаны с намагниченными нейтронными звездами. Статья опубликована в журнале Science Advances. Впервые быстрые радиовсплески наблюдались 16 лет назад (хотя известны и более старые события), с тех пор было обнаружено несколько сотен подобных событий. Они представляют собой очень яркие импульсы радиоизлучения, которые длятся миллисекунды, чаще всего наблюдаются одиночные радиовсплески, однако известны и источники повторяющихся всплесков. При этом все источники находятся в других галактиках. Природа быстрых радиовсплесков до сих пор остается предметом споров и существует ряд теорий, объясняющих их. В 2018 году идея о том, что всплески могут возникать в магнитосфере намагниченных нейтронных звезд получила хорошее наблюдательное подтверждение, а в апреле 2020 года был обнаружен первый кандидат в источник быстрых радиовсплесков в Млечном Пути FRB 20200428, который укладывался в эту теорию. Его источником стал магнитар SGR J1935+2154, который находится в 21 тысяче световых лет от Солнца в остатке сверхновой G57.2+00.8. Группа астрономов во главе с Вэйвэем Чжу (Weiwei Zhu) из Национальной астрономической обсерватории Китайской академии наук сообщила, что наблюдала SGR J1935+2154 в фазе радиопульсара при помощи наземного радиотелескопа FAST. Наблюдения велись с 9 по 30 октября 2020 года и были инициированы сообщением команды радиотелескопа CHIME, обнаружившим от магнитара три всплеска 8 октября. При этом в период с мая по август источник не проявлял заметной активности, лишь 30 апреля и 24 мая наблюдались три радиовсплеска умеренной светимости. В общей сложности за 13 дней ученые зарегистрировали 795 импульсов, которые четко повторялись с периодом 3,2478 секунды. Фаза радиоимпульсов не совпадает с фазой рентгеновских пульсаций, в отличие от эпизода генерации быстрого радиовсплеска FRB 20200428, при этом светимости одиночных импульсов примерно на восемь-девять порядков ниже, чем у FRB 20200428. Импульсы обладают сложной субструктурой, которая напоминает наблюдаемые структуры импульсов у источников повторяющихся быстрых радиовсплесков. Исследователи предполагают, что эти результаты говорят в пользу идеи о том, что магнитары могут быть источниками быстрых радиовсплесков. Возможно всплески, подобные быстрым радиовсплескам, и их аналоги с более низкой светимостью, генерируются за счет разных механизмов. Радиоимпульсы способны возникать в фиксированной области магнитосферы и генерируются за счет обычных физических механизмов, ответственных за излучение радиопульсаров. Радиовсплески же могут порождаться во время сильных возмущений магнитосферы и могут быть связаны с некими взрывными процессами, это способно объяснить отсутствие наблюдаемого периода у источников повторяющихся быстрых радиовсплесков. О том, что такое быстрые радиовсплески и как их изучают, можно прочитать в блоге астрофизика Сергея Попова.