Naukowcy zmierzyli halo ciemnej materii wokół starożytnych kwazarów

Zgodnie z obecną teorią ΛCDM, niewielkie fluktuacje gęstości ciemnej materii we wczesnym Wszechświecie rosną, a później zapadają się w halo ciemnej materii (DMH). Te halo w sposób ciągły gromadzą się i łączą hierarchicznie, tworząc DMH o dużej masie. Galaktyki powstają w centrach DMH, a prawie wszystkie galaktyki skrywają w swoich centrach supermasywną czarną dziurę (SMBH).

Po przekroczeniu pewnego rozmiaru te czarne dziury stają się aktywne, emitując ogromne ilości promieniowania i nazywane są wówczas kwazarami. Uważa się, że zjawiska te są spowodowane masywnymi halo ciemnej materii (DMH) otaczającymi galaktykę, które kierują materię w kierunku jądra i zasilają czarną dziurę.

Po raz pierwszy naukowcy z zespołu Uniwersytetu Tokijskiego zbadali setki wymarłych kwazarów i odkryli, że ich zachowanie pozostaje zadziwiająco spójne. Mechanizm aktywacji kwazarów może mieć konsekwencje dla ewolucji całego Wszechświata, co jest nieoczekiwane, biorąc pod uwagę, że wiele procesów na dużą skalę wykazuje zmienność na przestrzeni całego istnienia Wszechświata.

Pomiar masy DMH jest bardzo trudny, ponieważ rzeczywista natura ciemnej materii wciąż jest ustalana. O jego istnieniu wiadomo dzięki oddziaływaniu grawitacyjnemu na duże konstrukcje. Ciemną materię można zmierzyć jedynie obserwując wpływ jej grawitacji na obiekty.

Zadanie to staje się trudniejsze na dużych dystansach. Jednak profesor Nobunari Kashikawa z Wydziału Astronomii i jego zespół próbują znaleźć odpowiedzi na zadawane od dawna pytania astronomiczne: jak rodzą się czarne dziury i jak rosną?

Naukowcy są zainteresowani badaniem supermasywnych czarnych dziur, które są największymi typami. Gdyby nie to, że niektóre z nich stają się tak masywne, że zaczynają emitować bardzo potężne strumienie materii lub pola promieniowania, które w każdym razie tworzą to, co nazywamy kwazarami, badanie tych obiektów byłoby bardzo trudne. Są tak potężne, że możemy teraz używać obecnych metod do ich obserwacji nawet z dużych odległości.

Kashikawa Powiedział, „Po raz pierwszy od około 13 miliardów lat zmierzyliśmy typową masę halo ciemnej materii otaczającej aktywną czarną dziurę we wszechświecie. Masa kwazarów w DMH jest bardzo stała, około 10 bilionów razy większa od masy naszego Słońca. Takie pomiary dokonano dla nowszych DMH wokół kwazarów: „Te pomiary są bardzo podobne do tego, co obserwujemy dla starszych kwazarów. Jest to interesujące, ponieważ wskazuje na wyraźną masę DMH, która wydaje się zasilać kwazara, niezależnie od tego, czy miało to miejsce miliardy lat temu lub teraz.”

Naukowcy wykorzystali wiele przeglądów nieba, integrując grupę narzędzi, z których najważniejszym jest japoński teleskop Subaru, znajdujący się w amerykańskim stanie Hawaje. Projekt pierwotnie rozpoczął się w 2016 roku.

Odniesienie do magazynu:

1. Junya Arita, Nobunari Kashikawa, Yoshiki Matsuoka, Wankyo He, Kei Ito, Yongming Liang, Rikako Ishimoto, Takehiro Yoshioka, Yoshihiro Takeda, Kazushi Iwasawa, Masafusa Onoe, Yoshiki Toba i Masatoshi Imanishi, „Subaru Hi-Z Exploration of Low-Luminous Quasars (Shilex). osiemnaście. Masa halo ciemnej materii kwazarów w punkcie z ~ 6, The Astrophysical Journal: 8 września 2023 r., DOI: 10.48550/arXiv.2307.02531.