Двойная жизнь галактики: как «Вебб» обнаружил скрытую чёрную дыру-монстра
Космический телескоп NASA «Джеймс Уэбб» (JWST) обнаружил сверхмассивную чёрную дыру, скрывающуюся в древней галактике с «двойной личностью», которая меняет свой облик в зависимости от того, как на неё смотреть.
Галактика, получившая прозвище Виргил, выглядела как обычная звездообразующая галактика при наблюдении в оптических длинах волн (таком свете, который видят человеческий глаз и оптические телескопы вроде «Хаббла»). Однако, когда «Уэбб» изучил этот объект в инфракрасном диапазоне с помощью своего Средне-Инфракрасного Прибора (MIRI), в ядре галактики стал виден чудовищных размеров «монстр» — сверхмассивная чёрная дыра.
«У Виргила два лица, — сказал Джордж Рике, астроном из Аризонского университета, соавтор открытия, в заявлении, опубликованном 10 декабря. — Ультрафиолет и оптика показывают его «хорошую» сторону — типичную молодую галактику, спокойно формирующую звёзды. Но когда добавляются данные MIRI, Виргил преображается в хозяина чрезвычайно затенённой сверхмассивной чёрной дыры, извергающей колоссальное количество энергии».
Рике и его коллеги опубликовали свои выводы 17 ноября в журнале The Astrophysical Journal. Полученные данные свидетельствуют о том, что некоторые из самых экстремальных объектов нашей Вселенной могут быть невидимы, если их не наблюдать в инфракрасных длинах волн.
Свету требуется много времени, чтобы преодолеть космические расстояния, поэтому, когда такой мощный телескоп, как «Уэбб», наблюдает удалённые объекты, он видит их такими, какими они были в далёком прошлом. По сути, JWST действует как машина времени, переносящая нас в раннюю Вселенную. Виргил предстаёт перед «Уэббом» таким, каким он существовал всего через 800 миллионов лет после Большого взрыва. (Для контекста: возраст Вселенной оценивается примерно в 13,8 миллиардов лет.)
Исследователи классифицировали Виргил как «маленькую красную точку» (LRD). Так называют загадочные красные объекты, которые появляются в наблюдениях «Уэбба» за далёкой ранней Вселенной и которые астрономы до конца не понимают.
LRD появляются в больших количествах примерно через 600 миллионов лет после Большого взрыва, а затем их число быстро снижается примерно к 1,5 миллиардам лет. Наблюдение за такими галактиками, как Виргил, должно помочь исследователям разгадать тайны LRD, которые связывают с активно поглощающими материю сверхмассивными чёрными дырами, сильно скрытыми завесой пыли.
Наблюдения «Уэбба» за Виргилом также помогают учёным лучше понять, как сверхмассивные чёрные дыры росли в ранней Вселенной. Та, что находится в центре Виргила, оказалась так называемой «сверхмассивной» чёрной дырой — то есть настолько большой, что, согласно общепринятым представлениям, она не должна была бы существовать в галактике такого размера.
Ранее астрономы полагали, что чёрные дыры в центрах галактик росли с той же скоростью, что и их галактики-хозяева: сначала формировалась галактика, а со временем в её центре из большого количества материи вырастала чёрная дыра. Однако наблюдения «Уэбба», подобные этому, предполагают, что может быть верно обратное: сначала появляется чёрная дыра, а затем вокруг неё формируется галактика.
«»Уэбб» показал, что наши представления о том, как формировались сверхмассивные чёрные дыры, были в корне неверными, — сказал Рике. — Похоже, что во многих случаях чёрные дыры фактически опережают галактики в развитии. Это самая захватывающая часть наших открытий».
Переписанная история космоса
Это открытие не просто добавляет новый объект в каталог — оно заставляет пересмотреть фундаментальные сценарии космической эволюции. Если чёрные дыры действительно формировались первыми и служили «зародышами» или гравитационными якорями для будущих галактик, это объясняет, как такие гиганты успели вырасти за относительно короткое время после Большого взрыва.
Возможно, именно мощные джеты и энергия, излучаемые молодыми, «прожорливыми» чёрными дырами, регулировали темпы звездообразования, нагревая и рассеивая газ или, наоборот, сжимая его для рождения новых звёзд. Галактика Виргил, со своим спокойным оптическим фасадом и бушующим инфракрасным ядром, может быть ключевым недостающим звеном — переходной формой, запечатлевшей момент, когда ядерный «монстр» уже пробудился, но ещё не полностью рассеял или преобразовал своё окружение.
Будущие наблюдения за другими «маленькими красными точками» с помощью MIRI, возможно, откроют целую популяцию таких скрытых «двойных» галактик, окончательно изменив наше понимание того, что было первым во Вселенной: космический курятник или гравитационное яйцо.
