Астрономы с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST) обнаружили самую удаленную и активную сверхмассивную черную дыру из когда-либо наблюдавшихся. Эта черная дыра также является одной из наименее массивных, наблюдавшихся в ранней Вселенной, — ее размеры эквивалентны примерно 9 млн. Солнц.
Исследователи наблюдали галактику, в которой находится активная сверхмассивная черная дыра, в рамках научного исследования ранней космической эволюции (CEERS). Галактика, получившая обозначение CEERS 1019, выглядит так, как она выглядела, когда возраст Вселенной, насчитывающей 13,8 млрд. лет, составлял всего около 570 млн. лет.
Команда, возглавляемая астрономом Стивеном Финкельштейном из Техасского университета в Остине, обнаружила еще две черные дыры, существовавшие через 1 и 1,1 млрд. лет после Большого взрыва, а также 11 галактик, существовавших в период от 470 млн. до 675 млн. лет космической истории.
«До сих пор исследования объектов ранней Вселенной носили в основном теоретический характер», — говорится в заявлении Финкельштейна. «С помощью Webb мы не только можем увидеть черные дыры и галактики на огромных расстояниях, но и можем приступить к их точному измерению. В этом заключается огромная сила этого телескопа».
Результаты работы группы, представляющие собой первые данные, полученные с помощью CEERS, были опубликованы в мае в нескольких статьях в специальном выпуске журнала Astrophysical Journal Letters.
Маленькая жадная черная дыра
Масса черной дыры, находящейся в центре CEERS 1019, составляет около 9 млн. масс Солнца. Это может показаться невероятно огромной величиной, но многие сверхмассивные черные дыры могут вырастать до массы, в миллиарды раз превышающей массу нашей звезды. Тем не менее, даже при таких относительно небольших размерах существование черных дыр такой массы в ранней Вселенной до сих пор остается загадкой для ученых.
Это объясняется тем, что сверхмассивные черные дыры растут либо за счет слияния с более крупными черными дырами, либо за счет жадного поглощения окружающей материи. Это должно занимать больше чем 570 млн. лет. Следовательно, даже черные дыры такого масштаба, как в центре Млечного Пути, масса которого примерно в 4,5 млн. раз больше массы Солнца, можно наблюдать только в относительно близкой и, следовательно, более поздней Вселенной.
«Наблюдение за этим далеким объектом с помощью данного телескопа очень похоже на изучение данных о черных дырах, существующих в галактиках, близких к нашей», — заявила соавтор исследования Ребекка Ларсон, докторант Техасского университета в Остине.
Ученые давно подозревали, что такие сверхмассивные черные дыры существовали в ранней Вселенной, но только после того, как в середине 2022 года JWST направил свой инфракрасный взор в космос, появились точные доказательства.
Излучение света показывает, что черная дыра CEERS 1019 активно питается окружающим ее веществом. Питающиеся черные дыры, подобные этой, окружены вихрями втягивающегося газа и пыли, называемыми аккреционными дисками. Это вещество не только нагревается под гравитационным воздействием черной дыры, что приводит к яркому свечению диска, но и под действием мощных магнитных полей направляется к полюсам черной дыры, где периодически выбрасывается в виде сдвоенных струй, движущихся с близкой к световой скоростью, создавая интенсивный яркий свет.
Дальнейшее наблюдение за интенсивным излучением черной дыры может показать, как быстро растет ее родная галактика, и, возможно, пролить свет на ее загадочное прошлое.
«Причиной активности черной дыры может быть слияние галактик, что также может привести к усиленному звездообразованию», — сказал соавтор исследования Джейхан Карталтепе, член группы CEERS и доцент кафедры астрономии Рочестерского технологического института в Нью-Йорке.
Нет комментариев