Сверхмассивная черная дыра Abell-2744 QSO1 сформировалась раньше своей галактики
Астрономы с помощью «Джеймса Уэбба» изучили древнюю галактику Abell2744-QSO1, свет от которой шел к нам более 13 млрд лет. В ее центре оказалась черная дыра массой около 50 млн масс Солнца — слишком крупная для такой небольшой и молодой галактики.
Abell2744-QSO1 относится к объектам, которые астрономы называют Little Red Dots — «маленькими красными точками». Это галактики ранней Вселенной, которые на снимках «Джеймса Уэбба» выглядят как небольшие красные пятна. Ученые пока разбираются, что именно за ними скрывается. Некоторые из них могут быть молодыми галактиками, где активно рождаются звезды. Другие, как Abell2744-QSO1, могут светиться в основном из-за вещества, которое падает на растущую черную дыру.
«Маленькие красные точки» Уэбба оказались молодыми черными дырами
QSO1 существовала примерно через 700–770 млн лет после Большого взрыва. Обычно такие далекие объекты трудно изучать, но в этом случае помогло скопление галактик Abell 2744, или скопление Пандоры. Гравитация скопления сработала как линза: усилила свет QSO1 и показала объект сразу трижды. Благодаря этому астрономы смогли рассмотреть его подробнее.
Исследователи использовали спектрограф NIRSpec на «Джеймсе Уэббе», чтобы проследить движение водорода вокруг центра галактики. Газ вращается почти по кеплеровским законам — так же, как планеты обращаются вокруг Солнца. Это означает, что большая часть массы сосредоточена в центральном объекте. По скорости движения газа ученые рассчитали массу черной дыры. Она оказалась примерно в 50 млн раз больше массы Солнца и составляет около двух третей всей массы QSO1.
Еще один аргумент — состав газа. Данные NIRSpec показали, что в QSO1 почти нет тяжелых элементов вроде кислорода. Газ состоит в основном из водорода и гелия, а его металличность ниже 0,5% солнечной. Значит, в этой среде еще почти не было звезд, которые успели бы обогатить ее тяжелыми элементами.
Обычно черные дыры становятся сверхмассивными постепенно: сначала появляются массивные звезды, часть из них превращается в черные дыры, а затем они набирают массу за счет слияний и поглощения вещества. Но черная дыра в QSO1, вероятно, была очень массивной с самого начала.
Авторы работы рассматривают два варианта. Первый — это первичная черная дыра, которая могла возникнуть в самые ранние мгновения после Большого взрыва. Второй — черная дыра прямого коллапса, образовавшаяся позже из плотного облака газа без промежуточной стадии обычной звезды.
Теперь астрономы изучат другие маленькие красные точки и проверят, есть ли среди них похожие объекты.
Ранее ученые выяснили, что галактики ранней Вселенной росли по-разному в плотной и разреженной среде.
На обложке генерация ProКосмос
Самое популярное
