Международная команда под руководством Кембриджского университета с помощью космического телескопа НАСА «Джеймс Уэбб» (JWST) обнаружила черную дыру, которая появилась через 400 миллионов лет после большого взрыва, более 13 миллиардов лет назад. О результатах, которые, по словам ведущего автора работы профессора Роберто Майолино, являются «гигантским скачком вперед», сообщается в журнале Nature.
То, что эта удивительно массивная черная дыра (в несколько миллионов раз больше массы нашего Солнца) существует даже на таком раннем этапе существования Вселенной, бросает вызов нашим представлениям о том, как формируются и растут черные дыры. Астрономы считают, что сверхмассивные черные дыры, обнаруженные в центре галактик, таких как Млечный Путь, выросли до своих нынешних размеров за миллиарды лет. Но размер этой недавно обнаруженной черной дыры позволяет предположить, что они могут формироваться и по-другому: «рождаться большими» или пожирать материю со скоростью, в пять раз превышающей ту, что считалась возможной.
Согласно стандартным моделям, сверхмассивные черные дыры образуются из остатков мертвых звезд, которые коллапсируют и могут сформировать черную дыру, масса которой примерно в 100 раз больше массы Солнца. Если бы она росла ожидаемым образом, то вновь обнаруженной черной дыре потребовалось бы около миллиарда лет, чтобы вырасти до наблюдаемых размеров. Однако на момент обнаружения этой черной дыры возраст Вселенной был менее миллиарда лет.
«Это очень ранний период существования Вселенной, чтобы увидеть черную дыру такой массы, поэтому мы должны рассмотреть другие способы их образования. Очень ранние галактики были чрезвычайно богаты газом, поэтому они были бы как шведский стол для черных дыр», – говорят ученые.
Как и все черные дыры, найденная поглощает материал из галактики-хозяина, чтобы обеспечить свой рост. Однако оказалось, что эта древняя черная дыра пожирает материю гораздо активнее, чем ее собратья в более поздние эпохи.
Молодая галактика-хозяин, названная GN-z11, светится от такой энергичной черной дыры в своем центре. Черные дыры нельзя наблюдать напрямую, вместо этого их обнаруживают по характерному свечению вращающегося аккреционного диска, который образуется у краев дыры. Газ в аккреционном диске становится очень горячим и начинает светиться, излучая энергию в ультрафиолетовом диапазоне. Благодаря сильному свечению астрономам удается обнаружить черные дыры.
GN-z11 – компактная галактика, примерно в 100 раз меньше Млечного Пути, но черная дыра, вероятно, вредит ее развитию. Когда черные дыры потребляют слишком много газа, они выталкивают его, как сверхбыстрый ветер, который может остановить процесс звездообразования, медленно убивая галактику. Но он также убьет и саму черную дыру, поскольку лишит ее источника «пищи».
«Это новая эра: гигантский скачок в чувствительности, особенно в инфракрасном диапазоне, – все равно что за одну ночь перейти от телескопа Галилея к современному телескопу», – говорят астрономы про телескоп Джеймса Уэбба. Его чувствительность означает, что в ближайшие месяцы могут быть обнаружены еще более старые черные дыры, что поможет распутать различные пути их формирования: начинают ли они с больших размеров или быстро растут.
[Фото: ru.123rf.com]
