Астрономы нашли сильно затемненный квазар из эпохи Реионизации

Астрономы представили результаты исследований в рентгеновском диапазоне свойств гравитационно-линзированного квазара J0439+1634, свет от которого шел до Земли 12,8 миллиарда лет. Оказалось, что его можно считать первым известным сильно затемненным квазаром в рентгеновском диапазоне, существовавшим в эпоху Реионизации. Препринт работы опубликован на сайте arXiv.org.

Квазары, существовавшие в эпоху Реионизации, позволяют напрямую исследовать процессы роста сверхмассивных черных дыр и массивных галактик в ранней Вселенной. Они представляют собой ядра очень далеких активных галактик, в центре которых находятся гигантские черные дыры. Исследования квазаров на больших значениях красного смещения (z) позволяют понять какими массами обладали сверхмассивные черные дыры в течение первого миллиарда лет после Большого взрыва и как быстро они росли за счет аккреции вещества или слияния с другими черным дырами. Свойства квазаров в оптическом, ближнем инфракрасном и субмиллиметровом диапазонах волн относительно хорошо изучены, однако выборка подобных объектов, ярко излучающих в рентгеновском диапазоне, пока невелика — известно около 30 квазаров при z> 6 и только семь квазаров при z> 6,5.

Группа астрономов во главе с Цзиньи Яном (Jinyi Yang) из Университета Аризоны опубликовала результаты анализа данных наблюдений за квазаром J0439+1634, полученных при помощи космической рентгеновской обсерватории XMM-Newton. Этот первый известный гравитационно-линзированный квазар при z> 5 и самый яркий квазар при этом значении красного смещения от ультрафиолетового до дальнего инфракрасного диапазона длин волн.

Красное смещение J0439+1634 составляет 6,518, что означает, что он существовал, когда возраст Вселенной составлял менее одного миллиарда лет. Это соответствует эпохе Реионизации. Квазар содержит черную дыру с массой около 700 миллионов масс Солнца и был отнесен к типу квaзapов с шиpoкими линиями пoглoщeния (broad absorption line, BAL-quasar), которые составляют примерно 10-20 процентов от всех известных квазаров и могут демонстрировать высокоскоростные оттоки вещества из аккреционного диска вокруг черной дыры. 

Характеристики рентгеновского излучения от J0439+1634 отличаются от большинства квазаров при больших и меньших значениях красного смещения, однако схожи с BAL-квазарами по части сильного (в 18 раз по сравнению с теоретическими предсказаниями) ослабления потока излучения при энергии квантов в 2 килоэлектронвольта. Предполагается, что это может возникать из-за сильного поглощения излучения веществом в оттоках. Таким образом, J0439+1634 представляет собой первый случай, когда тусклый в рентгеновском диапазоне BAL-квазар при z> 6 наблюдался в ходе спектроскопических исследований.

Ранее мы рассказывали о том, как ученые открыли самый далекий радиогромкий квазар, аномально массивную черную дыру в ранней Вселенной и паутину из шести галактик вокруг квазара.

Александр Войтюк