Команда астрономів повідомила про відкриття галактики з активним ядром, яка існувала всього через 570 мільйонів років після Великого вибуху. В її центрі лежить чорна діра масою у 10 мільйонів Сонць, яка активно поглинає речовину та іонізує міжзоряне середовище в галактиці. Результати спостережень за нею телескопа «Джеймс Вебб» астрономи направили до публікації у The Astrophysical Journal. Стаття доступна на arXiv.
Галактика на зображеннях телескопів «Габбл» і «Спітцер», з допомогою яких її виявили вперше. I. Labbé (Leiden University), NASA / ESA / JPL-Caltech
Що визначає галактики як активні?
Коли надмасивна чорна діра у центрі галактики поглинає забагато матеріалу, вона розігріває його в акреційному диску настільки, що провокує випромінювання у діапазоні від радіо- до гамма-променів. Такі галактики називають галактиками з активними ядрами. Деякі моделі приписують їм роль в іонізації водню в часи Епохи Реіонізації, які призвели Всесвіт до того вигляду, яким ми його знаємо.
Втім, моделі росту чорних дір не дають їм можливості накопичити достатньої маси в умовах раннього Всесвіту. Проблема «курки і яйця», як її називають астрономи, полягає у тому, як і коли виникли перші чорні діри: з колапсу перших світил, або внаслідок прямого колапсу газу. Ця проблема також є однією з наукових задач телескопа «Джеймс Вебб», за допомогою якого астрономам вдалося знайти далеку надмасивну чорну діру, яка живить ядро галактики, що існувала всього через 570 мільйонів років після Великого вибуху.
Що це за галактика?
Галактика CEERS-1019 знаходиться на червоному зсуві z=8,679, що означає, що світло від неї подолало шлях у 12,9 мільярда років. Спостереження за нею за допомогою наземної обсерваторії Кека, а також інструментів NIRSpec, NIRCam, MIRI і WFSS «Джеймса Вебба», виявили, що зоряна маса CEERS-1019 складає 10⁹ мас Сонця, а швидкість зореутворення складає 30 сонячних мас на рік. Газ всередині галактики сильно іонізований через випромінювання, спровоковане активністю центральної чорної діри. Її масу оцінюють у 10⁶ мас Сонця.
CEERS-1019 на зображеннях «Джеймса Вебба». отриманих інструментом NIRCam у ближньому інфрачервоному діапазоні. Rebecca L. Larson et al. / arXiv, 2023
Звідки галактика взяла таку масивну чорну діру?
На думку астрономів, чорна діра у CEERS-1019 не могла утворитися з колапсу зірки, адже тоді вимагала б епізодів супередінгтонової акреції. Більш привабливим сценарієм, з огляду на бідність CEERS-1019 на метали, є утворення з чорної діри масою у 10⁴-10⁶ мас Сонця, яка могла виникнути у ході прямого колапсу. Обидва сценарії є доволі екзотичними, однак телескоп «Джеймс Вебб» підтвердив свою чутливість до менш яскравих активних ядер галактик, як у CEERS-1019, тому астрономи сподіваються, що подальші спостереження допоможуть краще зрозуміти, як надмасивні чорні діри народжувались у ранньому Всесвіті.
Раніше ми розповідали, як завдяки «Джеймсу Веббу» астрономи знайшли найдавнішу галактику зі згаслим зореутворенням. Щось викинуло з неї необхідний для появи зірок газ вже через 729 мільйонів років після Великого вибуху.