В ранней Вселенной нашли чрезвычайно яркую сверхмассивную черную дыру
Большой взрыв

В ранней Вселенной нашли чрезвычайно яркую сверхмассивную черную дыру

27 февраля 2024 года, 12:26

Изучая с помощью телескопа «Джеймс Уэбб» самые древние и удаленные уголки Вселенной, команда астрономов наткнулась на нечто очень любопытное: сверхмассивную черную дыру, аккреционный диск которой имеет весьма необычный цвет — ярко-красный. Но самым интересным обстоятельством стал не оттенок, а масса черной дыры: необычно большая даже в сравнении с окружающей ее галактикой.

Все началось с того, что внутри скопления галактик Abell 2744 была найдена казавшаяся несколько чужеродной красная точка. Астрономы заинтересовались ей и вскоре нашли еще две таких же. Потребовалось компьютерное моделирование, чтобы понять: «точка» — это невероятно далекая галактика, ставшая видимой благодаря гравитационной линзе, создаваемой скоплением.

Как оказалось, далекий квазар находится в том районе Вселенной, который имеет возраст всего 700 миллионов лет. Но даже для этой области он довольно экзотичен. «Анализ цветов объекта показал, что это не типичная галактика со вспышкой звездообразования. Это еще раз подтвердило гипотезу о сверхмассивной черной дыре», — рассказал профессор Дж. Рэйчел Безансон из Питтсбургского университета.

Довольно компактные размеры яркого объекта тоже подтвердили гипотезу о черной дыре. Но черная дыра весьма необычная, даже по меркам своих «коллег» из ранней Вселенной. Первым делом ученые отметили ее «умопомрачительные» спектры.

«Объединяя сигнал от трех изображений вместе с увеличением при линзировании, результирующий спектр эквивалентен примерно 1700 часам наблюдений "Уэббом" объекта без линз, что делает его самым глубоким спектром, полученным телескопом для отдельного объекта в ранней Вселенной», — отметил профессор Дж. Иво Лаббе из Технологического университета Суинберна.

Благодаря такому обстоятельному спектральному анализу удалось не только подтвердить факт обнаружения черной дыры, но и точно измерить ее массу вместе с красным смещением. «Из-за доплеровского смещения видимое излучение, испускаемое аккреционным диском черной дыры, смещено в красный цвет с одной стороны и в синий — с другой, в зависимости от его скорости. Это приводит к резкому расширению линий излучения в спектре», — рассказали ученые.

Но главный сюрприз, который принесли расчеты, состоял в том, что масса черной дыры оказалась невероятно высокой в сравнении с таковой у галактики-хозяина. Если обычно галактика весит больше дыры в своем центре по меньшей мере в тысячи и десятки тысяч раз, то здесь порядок величин другой.

«Весь свет этой галактики, должно быть, помещается в крошечной области размером с современное звездное скопление. Увеличение источника с помощью гравитационного линзирования дало нам точные ограничения на размер. Даже если собрать все возможные звезды в такую маленькую область, черная дыра в конечном итоге составит не менее 1% от общей массы системы», — подчеркнула соавтор исследования профессор Дж. Дженни Грин из Принстонского университета.

Таким образом, в длинном ряду экзотических объектов, обнаруженных в ранней Вселенной, появилось очень заметное пополнение. Возможно, их количество вскоре перейдет в качество, и астрофизики смогут дать ответ на вопрос: что появилось раньше — галактики или гигантские черные дыры в их центрах.