Протягом першого мільярда років існування Всесвіту вітри, створювані надмасивними чорними дірами в центрах галактик, були набагато частішими і потужнішими, ніж ті, що спостерігаються в сучасних галактиках приблизно через 13 мільярдів років. Такі вітри були настільки сильні, що сповільнювалися зростання надмасивних чорних дірок, з яких вони походять.
Такі результати дослідження під керівництвом трьох дослідників з Італійського національного інституту астрофізики (INAF) у Трієсті, опубліковані сьогодні в журналі Nature.
Робота ґрунтується на спостереженнях 30 квазарів за допомогою Дуже Великого Телескопа (VLT) в обсерваторії ESO Паранал у Чилі.
Квазари – надзвичайно яскраві точкові джерела в ядрах далеких галактик, випромінювання яких виникає внаслідок інтенсивної активності центральних надмасивних чорних дірок, що всмоктують навколишню речовину. Галактики-господарі цих квазарів спостерігалися на космічному світанку, коли Всесвіту було від 500 мільйонів до 1 мільярда років.
«Вперше ми виміряли частку квазарів у молодому Всесвіті з вітром чорної діри», — каже Мануела Бішетті, дослідник INAF у Трієсті та перший автор нового дослідження. «На відміну від того, що ми спостерігаємо у ближчому до нас Всесвіті, ми виявили, що вітри чорних дір у молодому Всесвіті дуже часті, мають високі швидкості, що досягають 17 відсотків швидкості світла, і викидають велику кількість енергії в галактику-господарку.”
Близько половини квазарів, що спостерігаються в цьому дослідженні, демонструють вітри чорних дір, які набагато частіші і в 20 разів потужніші, ніж ті, які були відомі в квазарах ближчого космосу, коли Всесвіту було близько 4 мільярдів років.
“Спостереження за чорними дірками в молодому Всесвіті показують, що вони ростуть набагато швидше, ніж їхні галактики-господарі, тоді як у локальному всесвіті ми знаємо, що чорні дірки та галактики розвиваються спільно”, – додає співавтор Кьяра Феруглио, дослідник INAF у Трієсті. «Це означає, що у якийсь момент у Всесвіті мав діяти механізм, який уповільнює зростання чорної діри. Наші спостереження дозволили нам ідентифікувати цей механізм у вітрах чорної діри, що виникли, коли Всесвіт мав від 0,5 до 1 мільярда років».
Енергія, що привноситься вітром, могла б, таким чином, зупинити подальшу акрецію речовини на чорну дірку, уповільнити її зростання і запустити фазу «загальної еволюції» між чорною діркою та галактикою, що її приймає.
“Це дослідження дозволило нам визначити епоху в історії Всесвіту, протягом якої вплив вітрів чорних дір став значним”, – додає Бішетті. «Це дуже впливає на наші знання про початкові фази зростання чорних дір і галактик, що їх приймають, накладаючи серйозні обмеження на моделі, що описують формування перших галактик».
Цілком несподіване відкриття стало можливим завдяки високоякісним даним приладу Xshooter, встановленому на VLT, у контексті великої програми ESO з приблизно 250 годинами спостережень.