Согласно новому исследованию, опубликованному в Nature Astronomy международной группой ученых, они обнаружили радиосигналы умеренно горячего газа, окружающего сверхмассивную черную дыру (СМЧД), которая образовалась 12,9 миллиарда лет назад (примерно через 900 миллионов лет поле Большого Взрыва). Это первое наблюдение молекулярного газа вблизи черной дыры в столь ранний период существования Вселенной. Оно позволяет детально изучить условия эволюции черных дыр. Исследование показывает, что многие подобные объекты могут оставаться скрытыми за газопылевыми облаками, но могут быть обнаружены с помощью новых методов наблюдения в радиодиапазоне.
Масса древней сверхмассивной черной дыры более чем в миллиард раз превышает массу Солнца. СМЧД генерируют интенсивную энергию, поглощая окружающую материю. Эта энергия питает квазары, одни из самых ярких объектов во Вселенной.
Однако, несмотря на их яркость, изучение внутренних областей далеких квазаров остается крайне затруднительным в силу огромного расстояния и помех на луче зрения (вне зависимости от длины волны, на которой ведется наблюдение). Используя возможности телескопа Atacama Large Millimeter Array (ALMA) с ультравысоким разрешением, международная группа ученых впервые выявила механизмы нагрева газа в пределах нескольких сотен световых лет от черной дыры.
Они обнаружили, что интенсивное рентгеновское излучение, испускаемое веществом, вращающимся вокруг черной дыры, наряду с сильными ветрами и ударными волнами, нагревает газ до гораздо более высоких температур, чем обычно наблюдается в галактической среде, где основным источником энергии является УФ-излучение звезд.
Поскольку радиоволны, наблюдаемые ALMA, не так легко поглощаются пылью, как инфракрасный или ультрафиолетовый свет, эта методика становится основным инструментом для обнаружения скрытых СМЧД, а также дыр звездной массы на меньших расстояниях.
Наблюдая в радиодиапазоне в режиме сверхвысокого разрешения за выбросами газа, исследователи рассчитывают составить максимально полную карту ранних СМЧД и получить дополнительные сведения об их формировании, эволюции и воздействии на окружающие области Вселенной.
Разогретый молекулярный газ вблизи черных дыр и других динамичных объектов в основном состоит из водорода, но в нем присутствуют и другие простые вещества и соединения. Авторы работы отмечают, что прорыв в исследовании произошел благодаря целенаправленному изучению радиоизлучения молекул монооксида углерода (CO) при их переходах в более высокие квантовые состояния. Это позволило уникальным образом выявить характеристики горячего газа в непосредственной близости от СМЧД.
