Các nhà thiên văn khám phá ra chuẩn tinh lâu đời nhất

Lỗ đen siêu lớn từ thời chỉ 690 triệu năm sau vụ nổ lớn

Các nhà thiên văn học đã phát hiện ra một lỗ đen siêu lớn đang hoạt động có niên đại chỉ 690 triệu năm sau Vụ nổ lớn. (Minh họa) © Viện nghiên cứu khoa học Robin dienel / Carnegie
đọc to

Kỷ lục vũ trụ: Các nhà thiên văn học đã phát hiện ra chuẩn tinh lâu đời nhất của vũ trụ cho đến nay. Hố đen siêu lớn hơn 13 tỷ năm tuổi. Điều kỳ lạ về nó: Mặc dù Quasar từ thời điểm chỉ 690 triệu năm sau khi Big Bang xuất hiện, anh ta là một người khổng lồ thực sự, như các nhà nghiên cứu báo cáo trong tạp chí "Tự nhiên". Thật thú vị, quá: ánh sáng của chuẩn tinh đưa ra một cái nhìn sâu sắc về một thời kỳ biến động trong vũ trụ, sự tái sinh.

Các quasar là một trong những vật thể sáng nhất trong vũ trụ: ánh sáng của các thiên hà hoạt động này có thể nhìn thấy qua hàng tỷ năm ánh sáng, cung cấp những hiểu biết độc đáo về thời kỳ đầu của vũ trụ. Nó xảy ra khi lỗ siêu lớn ở trung tâm của một thiên hà như vậy hút vào và hấp thụ một lượng lớn vật chất.

Nhưng mặc dù có sức hấp dẫn to lớn, rất xa vời, các quasar cũ rất hiếm và khó theo dõi. Cho đến nay, các nhà thiên văn học chỉ phát hiện ra khoảng 100 quasar có tuổi đời hơn mười hai tỷ năm. Và chỉ một trong số họ đạt gần 13 tỷ năm. Đối với ánh sáng của nó, các nhà thiên văn học đã xác định độ dịch chuyển của z = 7.1 - tương ứng với tuổi 12, 9 tỷ năm.

Xây dựng soái ca

Bây giờ đã có một người giữ kỷ lục mới: các nhà thiên văn học xung quanh Eduardo Bañados thuộc Viện Khoa học Carnegie ở Pasadena đã phát hiện ra một chuẩn tinh thậm chí còn xa hơn bất kỳ phát hiện nào trước đó. Họ đã theo dõi nó bằng cách phân tích dữ liệu so sánh của ba cuộc khảo sát bầu trời khác nhau.

Các nhà thiên văn học đặc biệt tìm kiếm các vật thể xuất hiện trong kính viễn vọng hồng ngoại vì độ dịch chuyển lớn của chúng, nhưng không có trong hình ảnh của kính viễn vọng quang học. Một vật thể vũ trụ đã đi vào mạng trong quá trình tìm kiếm này: Quasar J1342 + 0928. Để tìm hiểu thêm về tuổi và tính chất của vật thể này, họ đã quan sát chuẩn tinh bằng một số kính viễn vọng mạnh mẽ và phân tích phổ ánh sáng của nó. trưng bày

Chuẩn tinh xuất phát từ thời kỳ Reionization - một trong những giai đoạn chuyển tiếp tuyệt vời của vũ trụ của chúng ta. Trong Viện Khoa học Robin Điềnel / Carnegie

Chỉ 690 triệu năm sau Vụ nổ lớn

Kết quả: J1342 + 0928 là Quasar lâu đời nhất và xa nhất từng có. Ông có độ dịch chuyển 7, 54, như phân tích quang phổ cho thấy. "Vì vậy, ánh sáng của anh ấy đến từ thời điểm chỉ 690 triệu năm sau Vụ nổ lớn", báo cáo của Ba ados và các đồng nghiệp. Vào thời điểm đó, vũ trụ chỉ bằng năm phần trăm của thời đại hiện tại. Quasar mới được phát hiện cho đến nay là lâu đời nhất từng được phát hiện.

Thật thú vị: người giữ kỷ lục mới bắt đầu từ thời kỳ biến động trong vũ trụ của kỷ nguyên tái sinh. Trong pha này, ánh sáng cực mạnh của các ngôi sao trẻ đã cướp đi các electron của khí hydro trung tính cho đến nay và ion hóa nó. "Reionization là giai đoạn chuyển tiếp lớn cuối cùng của vũ trụ, " Ba ados giải thích. Nhưng chính xác thì việc tái tổ chức diễn ra khi nào và như thế nào cho đến nay chỉ được làm rõ một phần.

Reionization vẫn đang diễn ra

Quasar J1342 + 0928 hiện cung cấp một manh mối khác. Bởi vì các phân tích quang phổ ánh sáng của anh ta cho thấy rằng một số hydro trong môi trường của anh ta vẫn phải trung tính tùy thuộc vào phương pháp tính toán giữa 38 và 77 phần trăm. Theo các nhà thiên văn học, điều này có thể chỉ ra rằng việc tái tạo chưa hoàn thành.

Các nhà nghiên cứu cho biết: "Việc cả hai quasar được biết đến trước đây với dịch chuyển đỏ Z> 7 cho thấy bằng chứng về hydro trung tính xác nhận rằng các quan sát của chúng tôi đã thâm nhập vào kỷ nguyên tái sinh". Do đó, quan sát chuẩn tinh mới hỗ trợ cho các mô hình vũ trụ trong đó quá trình tái tạo kết thúc tương đối muộn trong lịch sử vũ trụ.

J1342 + 0928 sáng chói và khác thường so với tuổi của nó Viện nghiên cứu khoa học Robin dienel / Carnegie

Quá lớn cho thời gian của mình?

Và một điều khác thường là: J1342 + 0928 rất sáng và cực kỳ đồ sộ. Theo tính toán của các nhà thiên văn học, quasar giải phóng năng lượng gấp 40 nghìn tỷ lần mỗi giây so với mặt trời. Từ độ sáng và phổ ánh sáng, các nhà nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng lỗ đen siêu khối phải có khoảng 800 triệu khối lượng mặt trời. Để so sánh: Lỗ đen ở trung tâm dải Ngân hà chỉ có khoảng ba triệu khối lượng mặt trời.

"Giải thích làm thế nào vật thể này đã tích lũy toàn bộ khối lượng này trong chưa đầy 690 triệu năm là một thách thức thực sự đối với lý thuyết của chúng tôi về sự phát triển của các hố đen siêu lớn như vậy", Ba ados nói. Robert Simcoe của viện Kavli cho biết thêm: "Vũ trụ không đủ tuổi để tạo ra một lỗ đen lớn như vậy hồi đó điều đó rất khó hiểu."

Vì điều này có nghĩa là các lỗ đen ban đầu phát triển nhanh hơn so với suy nghĩ trước đây, hoặc tiền thân của người khổng lồ vũ trụ này đã đạt đến kích thước đáng kể chưa đầy 100 triệu năm sau Vụ nổ lớn.

Hiểu biết độc đáo

Ngay cả những quan sát đầu tiên về chuẩn tinh này cũng đã cung cấp những hiểu biết có giá trị về lịch sử ban đầu của vũ trụ - và đưa ra những câu hỏi mới. "Đây là một khám phá rất thú vị", đồng tác giả Daniel Stern thuộc Phòng thí nghiệm Động cơ phản lực của NASA cho biết. Ông và các đồng nghiệp hy vọng rằng các quan sát tiếp theo sẽ tiết lộ thêm chi tiết về chuẩn tinh này và thời đại của nó.

Các nhà thiên văn học cũng muốn tiếp tục tìm kiếm các quasar xa tương đương. "Với các cơ sở thế hệ tiếp theo nhạy cảm hơn sẽ được xây dựng trong vài năm tới, chúng tôi hy vọng có thể thực hiện nhiều khám phá thú vị trong vũ trụ sơ khai", Stern nói. (Thiên nhiên, 2017; đổi: 10.1038 / thiên nhiên25180)

(Viện Carnegie, Đài quan sát thiên văn quang học quốc gia, Bộ KH & ĐT của thiên văn học, 07.12.2017 - NPO)