Астрономы отыскали рекордно яркий и быстрорастущий квазар

Астрономы обнаружили самый яркий известный квазар во Вселенной, обладающий самой быстрорастущей черной дырой. Им стал ранее открытый квазар J0529—4351, излучение от которого шло до Земли более 12 миллиардов лет, содержащий черную дыру с массой в семнадцать миллиардов масс Солнца. Статья опубликована в журнале Nature Astronomy.

Впервые квазары обнаружили в 1963 году. С тех пор число выявленных объектов такого рода достигло миллиона штук. Они представляют собой ядра очень далеких галактик, содержащих сверхмассивные черные дыры, которые активно поглощают вещество из окружающего их аккреционного диска, что сопровождается эффективной генерацией тепла и излучения.

Исследования квазаров позволяют понять связь между параметрами сверхмассивных черных дыр и темпом аккреции вещества на них и светимостью квазара, а также разобраться во влиянии активного ядра на эволюцию родительской галактики и понять механизмы образования и роста сверхмассивных черных дыр. В последнем случае проблемой для существующих теорий стали яркие квазары, содержащие очень массивные черные дыры, которые существовали уже через несколько сотен миллионов лет после Большого Взрыва. Если их зародышами были черные дыры звездных масс, то для быстрого набора массы за короткий промежуток времени им требуется непрерывный темп сверхэддингтоновской аккреции, поэтому ученые рассматривают также идею зародышей в виде черных дыр, рождающихся в результате прямого коллапса газовых облаков.

Группа астрономов во главе с Кристианом Вольфом (Christian Wolf) из Австралийского национального университета сообщила об обнаружении самого яркого из известных квазаров. Им стал квазар SMSS J052915.80—435152.0 (сокращенно J0529—4351), открытый в прошлом году. Ученые занимались анализом фотометрических данных наблюдений за ним наземных обсерваторий, включая архивные фотопластинки за 1980 и 1998 год, а также спектроскопических данных, полученных приемником X-shooter комплекса телескопов VLT, чтобы определить свойства квазара.

Красное смещение J0529—4351 составляет 3,962. Сам объект относится к радиотихим квазарам. Подгонка моделей аккреции под спектры дает скорость аккреции вещества на черную дыру от 280 до 490 солнечных масс в год для аккреционного диска вокруг черной дыры, наблюдаемого под углом от нуля до 60 градусов, при этом аккреция идет вблизи предела Эддингтона. Масса черной дыры оценивается в 17 миллиардов масс Солнца, а полная болометрическая светимость — 10^48,37 эрг в секунду.

Такие параметры делают J0529—4351 самым ярким квазаром с самой быстрорастущей черной дырой во Вселенной, известными на сегодняшний день. Кроме того, квазар обладает самой крупной областью излучения широких спектральных линий (broad-line region, BLR) вокруг черной дыры, с диаметром около семи световых лет, в предположении, что нет эффекта сильного гравитационного линзирования.

Авторы работы отмечают, что J0529—4351 фигурировал в каталоге данных космического телескопа Gaia за 2022 год. Но был опознан автоматической системой анализа, использующей машинное обучение, как звезда 16-й величины с вероятностью 99,98 процента, хотя астроном очень быстро распознал бы в объекте квазар, взглянув на его спектр. Этот факт подчеркивает, что многие квазары с уникальными свойствами могут до сих пор скрываться от наблюдателей.

Ранее мы рассказывали о том, как ученые нашли самый близкий квазар-«хотдог».