"Уэбб" обнаружил самую отдаленную активную сверхмассивную черную дыру

Исследователи обнаружили самую отдаленную из известных на сегодняшний день активную сверхмассивную черную дыру с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST). Галактика CEERS 1019 существовала примерно через 570 миллионов лет после Большого взрыва, и её черная дыра менее массивна, чем любая другая, обнаруженная в ранней Вселенной.

Об этом рассказывают в Техасском университете в Остине (UT Austin), передают OstanniPodii.com.

Кроме черной дыры в CEERS 1019, исследователи обнаружили еще две черные дыры меньшего размера, существовавшие через 1 миллиард и 1,1 миллиарда лет после Большого взрыва. JWST также обнаружил одиннадцать галактик, существовавших, когда возраст Вселенной составлял 470-675 миллионов лет.

Эти данные были получены в рамках программы JWST "Научное исследование космической эволюции на ранних стадиях" (CEERS). Программа объединяет высокодетальные изображения "Уэбба" в ближнем и среднем инфракрасном диапазонах и данные, известные как спектры, которые были использованы для осуществления этих открытий.

"Взгляд на этот далекий объект с помощью телескопа во многом похож на изучение данных о черных дырах, существующие в галактиках, расположенных неподалеку от нашей собственной", - говорит Ребекка Ларсон, недавняя аспирантка UT Austin, которая возглавляла исследование. "Здесь так много спектральных линий, которые необходимо проанализировать!"

Команда опубликовала эти результаты в нескольких статьях в специальном выпуске журнала The Astrophysical Journal Letters.

Сверхмассивная черная дыра галактики CEERS 1019

Галактика CEERS 1019 примечательна не только тем, как давно она существует, но и тем, как мало весит её черная дыра. Её масса составляет около 9 миллионов солнечных масс, что намного меньше, чем у других черных дыр, которые также существовали в ранней Вселенной и были обнаружены другими телескопами. Эти бегемоты обычно содержат массу, превышающую массу Солнца более чем в 1 миллиард раз, и их легче обнаружить, поскольку они намного ярче. Черная дыра в CEERS 1019 больше похожа на черную дыру в центре нашей галактики Млечный Путь, масса которой в 4,6 миллиона раз больше массы Солнца.

Несмотря на меньшие размеры, эта черная дыра существовала настолько раньше, что пока трудно объяснить, как она образовалась так скоро после возникновения Вселенной. Исследователи давно знали, что черные дыры меньшего размера должны были существовать раньше во Вселенной, но только после начала наблюдений JWST они смогли сделать окончательные выводы.

Команда не только смогла определить, какие излучения в спектре принадлежат черной дыре, а какие -- ее галактике-хозяину, но и определить, сколько газа поглощает черная дыра, а также определить скорость звездообразования в ее галактике.

Команда обнаружила, что эта галактика поглощает столько газа, сколько может, и при этом рождает новые звезды. Они обратились к снимкам, чтобы выяснить, почему это может быть так. Визуально CEERS 1019 имеет вид трех ярких сгустков, а не как единый круглый диск.

"Мы не привыкли видеть так много структуры на снимках на таких расстояниях", - сказал член команды CEERS Джейхан Карталтепе, доцент астрономии из Рочестерского технологического института в Нью-Йорке. "Слияние галактик может быть частично ответственным за подпитку активности черной дыры этой галактики, что также может привести к увеличению звездообразования".

Это только первые революционные выводы, сделанные во время обзора CEERS. "До сих пор исследования объектов в ранней Вселенной были преимущественно теоретическими", - говорит Финкельштейн. "С помощью "Уэбба" мы не только можем видеть черные дыры и галактики на огромных расстояниях, но и приступить к их точному измерению. В этом заключается огромная сила этого телескопа".

В будущем, возможно, данные JWST будут использованы для объяснения того, как формировались ранние черные дыры, что позволит пересмотреть модели исследователей о том, как черные дыры росли и эволюционировали в первые несколько сотен миллионов лет истории Вселенной.

Более отдаленные черные дыры и галактики

Обзор CEERS является обширным, и ученым ещё многое предстоит изучить. Член группы Дейл Кочевски из колледжа Колби в Уотервилле, штат Мэн, и команда быстро заметили в полученных данных еще одну пару "малых" черных дыр.

Первую, в галактике CEERS 2782, было легче всего обнаружить. Пыль не заслоняет обзор JWST, поэтому исследователи смогли сразу определить время существования этой черной дыры в истории Вселенной - всего 1,1 миллиарда лет после большого взрыва.

Вторая черная дыра, в галактике CEERS 746, существовала чуть раньше, через 1 миллиард лет после Большого взрыва. Ее яркий аккреционный диск, кольцо из газа и пыли, окружающее сверхмассивную черную дыру, все еще частично покрыт пылью.

"Центральная черная дыра видна, но наличие пыли свидетельствует о том, что она может находиться внутри галактики, и также яростно выкачивает звезды", - пояснил Кочевски.

Две другие недавно описанные черные дыры (в галактиках CEERS 2782 и CEERS 746), подобно CEERS 1019, также являются "легковесами" - по крайней мере, по сравнению с ранее известными сверхмассивными черными дырами на таких расстояниях. Их масса лишь в 10 миллионов раз превышает массу Солнца.

На этом графике показаны самые отдаленные активные сверхмассивные сверхмассивные черные дыры, известные сейчас во Вселенной. Три из них, включая самую отдаленную (в галактике CEERS 1019), были недавно обнаружены космическим телескопом Джеймса Уэбба в рамках CEERS. Новые черные дыры CEERS намного меньше всех остальных, обнаруженных в ранней Вселенной. Credit: NASA, ESA, CSA, Leah Hustak (STScI).

"Исследователи давно знают, что в ранней Вселенной должны существовать черные дыры меньшей массы. "Вебб" - первая обсерватория, которая может так четко их зафиксировать", - сказал Кочевски. "Теперь мы думаем, что черные дыры меньшей массы могут быть повсюду, ожидая своего открытия".

До JWST все три черные дыры были слишком тусклыми, чтобы их можно было обнаружить. "В другие телескопы эти объекты выглядят как обычные звездообразующие галактики, а не как активные сверхмассивные черные дыры", - добавил Финкельштейн.

Чувствительные спектры JWST также позволили исследователям точно измерить расстояния до галактик в ранней Вселенной и, следовательно, их возраст. Они определили 11 галактик, существовавших через 470-675 миллионов лет после Большого взрыва. Примечательно не только то, что они чрезвычайно далеки, но и то, что было обнаружено так много ярких галактик. Исследователи предполагали, что JWST обнаружит меньше галактик, чем сейчас на таких расстояниях.

"Я поражен количеством высокодетальных спектров отдаленных галактик, которые вернул "Вебб". Эти данные просто невероятны", - сказал Пабло Аррабаль Харо, член команды из лаборатории NOIRLab Национального научного фонда.

В этих галактиках быстро формируются звезды, но они еще не настолько химически обогащены, как галактики, расположенные гораздо ближе к нашему дому.

"Уэбб первым обнаружил некоторые из этих галактик", - пояснил Сейджи Фудзимото из UT Austin. "Этот набор, а также другие далекие галактики, которые мы сможем обнаружить в будущем, могут изменить наше понимание звездообразования и эволюции галактик на протяжении всей космической истории", - добавил он.

! Читайте еще интересные новости о космосе на сайте или следите за ними на Facebook.