В центре каждой галактики находится сверхмассивная черная дыра. Достигая определенного размера они становятся активными, испуская огромное количество радиации. В этом случае эти астрономические объекты называются квазарами, которые, как считается, активируются наличием массивных гало темной материи (DMH). Это явление окружает галактику и направляет материю к центру, тем самым питая черную дыру. 

Измерить массу DMH непросто. Известно, что это неуловимая субстанция, если это слово вообще правильно использовать, учитывая, что истинная природа темной материи неизвестна. Мы знаем, что она существует, только благодаря ее гравитационному воздействию на крупные структуры, такие как галактики. Таким образом, темную материю можно измерить, только наблюдая за ее влиянием на вещи, будь то притяжение чего-либо, отклонение его траектории движения, или через линзирование (искривление света) объектов позади предполагаемой области темной материи.

Проблема усложняется на больших расстояниях, учитывая, насколько слабым может быть свет от более отдаленных и, следовательно, древних явлений. Но это не помешало профессору Нобунари Касикаве с факультета астрономии и его команде попытаться ответить на давний вопрос: как рождаются черные дыры и как они растут? Ученые стремятся изучить самые крупные из них — сверхмассивные черные дыры, которые существуют в центре каждой галактики. Их было бы очень трудно исследовать, если бы не тот факт, что некоторые из них становятся настолько массивными, что начинают испускать невероятно мощные струи материи или сферы излучения. То есть становятся тем, что мы называем квазарами. Они настолько мощны, что теперь, используя современные методы, их можно наблюдать даже на больших расстояниях.

"Мы впервые измерили типичную массу гало темной материи, окружающих активную черную дыру во Вселенной, около 13 миллиардов лет назад, — говорит Касикава. — Мы обнаружили, что для DMH квазаров эта величина довольно постоянна и примерно в 10 триллионов раз превышает массу нашего Солнца. Измерения были сделаны и для более поздних гало, и они поразительно похожи на то, что мы видим в случае с древними квазарами. Это интересно, поскольку предполагает наличие характерной массы DMH, которая, по-видимому, активирует квазар, независимо от того, произошло ли это миллиарды лет назад или прямо сейчас".

На больших расстояниях эти астрономические объекты кажутся тусклыми, поскольку свет, покинувший их давным-давно, распространился, был поглощен промежуточной материей и растянулся до почти невидимых инфракрасных волн из-за расширения Вселенной с течением времени. Поэтому Касикава и его команда, чей проект начался в 2016 году, провели несколько исследований неба с использованием ряда различных инструментов, главным из которых был японский телескоп Subaru, расположенный в американском штате Гавайи.

"Модернизация позволила Subaru видеть дальше, чем когда-либо, но мы можем узнать больше, расширяя проекты наблюдения на международном уровне, — объясняет Касикава. — Находящаяся в США обсерватория Веры К. Рубин и даже космический спутник "Евклид", запущенный ЕС в этом году, просканируют большую область неба и найдут больше DMH вокруг квазаров. Мы можем построить более полную картину взаимосвязи между галактиками и сверхмассивными черными дырами. Это может помочь в наших теориях о том, как формируются и растут черные дыры".

Исследование, опубликовано в The Astrophysical Journal.