Спостереження космічних телескопів «Джеймс Вебб» і «Чандра» допомогли астрономам знайти надмасивну чорну діру у квазарі, який існував вже через 459 мільйонів років після Великого вибуху. Масу чорної діри вчені оцінили у 40 мільйонів мас Сонця. З'явитися вона могла внаслідок прямого колапсу газових хмар у галактиці, пишуть науковці у препринті дослідження, доступному на arXiv.
Зображення квазара в галактиці UHZ1, яке отримала в ультрафіолетовому діапазоні обсерваторія «Чандра». Akos Bogdan et al. / arXiv, 2023
Навіщо шукати далекі чорні діри?
Квазарами називають вид активних ядер галактик, в яких центральні надмасивні чорні діри настільки активно поглинають речовину, що провокують потужне випромінювання, розганяючи газ і пил до екстремальних швидкостей. Сьогодні астрономам відомі далекі квазари, які знаходяться в галактиках, що існували всього через 500-700 мільйонів років після Великого вибуху.
Однак, досі невідомо, як надмасивні чорні діри масами у мільйони сонячних встигли утворитися у ранньому Всесвіті, адже мусили швидко накопичити масу. Тому астрономи шукають далекі чорні діри, щоб уточнити можливі механізми їхнього формування. Про відкриття надмасивної чорної діри у квазарі, який існував, коли вік Всесвіту налічував всього 459 мільйонів років, заявили науковці з Гарвард-Смітсонівського астрофізичного центру, використовуючи спостереження телескопів «Джеймс Вебб» і «Чандра».
Що побачили телескопи?
«Чандра» виявила рентгенівське випромінювання квазара, який знаходиться у знайденій «Джеймсом Веббом» галактиці UHZ1. Аналіз випромінювання вказав, що квазар містить надмасивну чорну діру масою у 40 мільйонів Сонць. Однак за даними «Джеймса Вебба», майже стільки складає маса всіх зірок у галактиці, хоча зазвичай маси центральних надмасивних чорних дір не перевищують 0,1 відсотка зоряної маси батьківських галактик.
Батьківська галактика квазара на зображеннях, які отримав у ближньому інфрачервоному діапазоні «Джеймс Вебб». Akos Bogdan et al. / arXiv, 2023
Вважається, що надмасивні чорні діри утворюються з менших зародків. Наприклад, чорних дір масами у 10-100 мас Сонця, які з'являлися через колапс перших масивних зір. Але у випадку UHZ1, на думку астрономів, враховуючи масу чорної діри, її зародком могла виступити чорна діра, яка утворилася прямим колапсом газу у галактиці — у такому випадку вона одразу б володіла масою 10-100 тисяч мас Сонця, що полегшило подальше накопичення маси. Як вважають дослідники, чорна діра в UHZ1 могла вирости всього за 300 мільйонів років.
Яким був ранній Всесвіт?
🌠Найдавнішою галактикою, яка втратила здатність утворювати нові зорі, вважається галактика, що існувала вже через 729 мільйонів років після Великого вибуху
🌌🌌Також «Джеймсу Веббу» вдалося знайти протоскупчення галактик, яке існувало вже через 659 мільйонів років після Великого вибуху
🔭А найдавніші відомі галактики вже існували, коли вік Всесвіту складав всього 459-325 мільйонів років