Одни из самых ярких объектов во Вселенной — так называемые «горячие пыльные галактики» (Hot DOGs). Их светимость в инфракрасном диапазоне может превышать солнечную в 10¹⁴ раз (100 трлн раз). Что именно порождает такую колоссальную энергию? Новые наблюдения космического телескопа «Джеймс Уэбб» (JWST) пролили свет на природу рекордно далекого объекта этого класса — квазара W2246−0526, который мы видим таким, каким он был всего через 1,2 млрд лет после Большого взрыва (красное смещение z=4,6). Результаты опубликованы в научном журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Главный источник энергии W2246−0526 — активная сверхмассивная черная дыра в центре галактики, которая окружена горячей пылью с температурой около 450 К (почти 180°C). Однако стандартная модель, включающая аккреционный тор (пылевое кольцо вокруг черной дыры), область звездообразования и саму галактику, не могла объяснить наблюдаемое инфракрасное излучение. Команда под руководством Хараламбии Варнавы из Европейского университета Кипра добавила в модель еще один компонент — полярную пыль, то есть облака пыли, расположенные не в экваториальной плоскости тора, а над и под ним, в полярных областях. И этот вариант блестяще сработал. Полярная пыль поглощает высокоэнергетическое излучение из ближайших окрестностей черной дыры и переизлучает его в инфракрасном диапазоне, служа дополнительным мощным источником свечения.
Исследователи подчеркивают, что их вывод — это «косвенное доказательство»: они не увидели полярную пыль непосредственно на снимках, но статистическое качество подгонки модели с полярной пылью к данным JWST оказалось значительно выше, чем без нее. Наиболее правдоподобный сценарий: тор виден почти с ребра, а пылевые облака присутствуют и в полярных областях.
Обновленные оценки свойств системы оказались шокирующими. Черная дыра в центре W2246−0526 весит до 23 млрд масс Солнца, что в 2−3 раза выше предыдущих оценок. При этом она отвечает за 72−81% всей энергетики галактики. Галактика-хозяин переживает вспышку звездообразования, которое началось всего несколько десятков миллионов лет назад и идет с интенсивностью, в тысячи раз превышающей темпы рождения звезд в Млечном Пути. Однако для галактики такого размера черная дыра, похоже, слишком массивна. Возможно, она питается со скоростью, превышающей теоретический предел Эддингтона, в так называемом сверхэддингтоновском режиме аккреции.
Если результаты подтвердятся, описанная методика может стать мощным инструментом для обнаружения полярной пыли у далеких сильно затемненных черных дыр в ранней Вселенной и поможет найти многие другие экстремально яркие Hot DOGs, которые ускользают от обычных наблюдений.
Ранее Наука Mail рассказывала, как квазары подавили рождение новых звезд в молодой Вселенной.
