Космический телескоп Джеймса Уэбба обнаружил самую раннюю сверхмассивную черную дыру в истории

Вы когда-нибудь задумывались, какая самая ранняя черная дыра во Вселенной возникла? Если у вас есть дальние космические сферы, раскройте еще одно беспрецедентное открытие, поскольку астрономы идентифицируют самую удаленную активную сверхмассивную черную дыру на сегодняшний день, используя возможности космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST). Это чудо находится в галактике CEERS 1019, которая существовала всего через 570 миллионов лет после Большого взрыва и содержит черную дыру, намного более легкую, чем те, которые обычно обнаруживались в ранней Вселенной.

Космический телескоп Джеймса Уэбба обнаружил самую раннюю сверхмассивную черную дыру в истории

В этом открытии исследователи не остановились на одном; они обнаружили еще две черные дыры меньшего размера, которые возникли через 1 миллиард и 1,1 миллиарда лет после Большого взрыва. В сочетании с этим JWST помог идентифицировать одиннадцать галактик из того времени, когда Вселенной было всего от 470 до 675 миллионов лет.

Открытиям способствовала программа JWST Cosmic Evolution Early Release Science (CEERS), возглавляемая профессором Стивеном Финкельштейном из Техасского университета. Объединив сложные изображения в ближнем и среднем инфракрасном диапазоне от JWST с данными, известными как спектры, программа CEERS могла раскрыть эти астрономические чудеса.

Развитие понимания черных дыр

«Мы смотрим на это далекое небесное тело, как если бы наблюдали за данными о черных дырах, расположенных в ближайших к нам галактиках», — заявила руководитель исследования Ребекка Ларсон. Уникальным аспектом CEERS 1019 является не только ее впечатляющий возраст, но и удивительно легкий вес ее черной дыры, масса которой составляет около 9 миллионов масс Солнца, что намного меньше по сравнению с черными дырами, обнаруженными другими телескопами в ранней Вселенной.

Сравнение галактических гигантов

Эта меньшая масса похожа на черную дыру в сердце нашей галактики Млечный Путь, которая весит в 4,6 миллиона раз больше массы Солнца. Но черная дыра в CEERS 1019, хотя и меньшего размера, существовала значительно раньше, что вызывает вопросы относительно ее образования в зачаточном состоянии Вселенной. Исследователи размышляли о более мелких черных дырах в ранней Вселенной, но окончательное доказательство стало возможным только недавно с появлением JWST.

Анализирующие выбросы: Взгляд в прошлое Вселенной

Исследовательская группа умело различала выбросы, исходящие от черной дыры и ее родительской галактики, определяя скорость поглощения газа и звездообразования в галактике. Удивительно, но команда обнаружила, что галактика потребляет как можно больше газа, одновременно производя новые звезды.

CEERS 1019 — это не один круглый диск, а три ярких скопления. Такая структура необычна для изображений на таких расстояниях. Потенциальным объяснением, предложенным членом команды CEERS Джейханом Карталтепе, может быть слияние галактик, подпитывающее активность черной дыры и вызывающее усиление звездообразования.

Изучение ранней Вселенной

Эти результаты представляют собой первые выводы из исследования CEERS. Финкельштейн отмечает: «С помощью Уэбба мы теперь можем не только наблюдать за черными дырами и галактиками на экстремальных расстояниях, но и точно их измерять». Данные JWST обладают многообещающим потенциалом для будущих исследований, направленных на расшифровку образования первых черных дыр и пересмотр теорий о росте и эволюции черных дыр в ранней истории Вселенной.

Будущее разворачивается

JWST, международная программа, проводимая НАСА в сотрудничестве с Европейским космическим агентством и Канадским космическим агентством, открывает множество неиспользованных возможностей. Дейл Коцевски и его команда из колледжа Колби в Уотервилле, США, уже идентифицировали еще одну пару меньших черных дыр среди множества данных.

Разгадка галактических тайн

Первая из этих черных дыр в галактике CEERS 2782 была быстро выделена из-за отсутствия пыли, закрывающей поле зрения JWST. Таким образом, исследователи смогли точно определить его место на временной шкале Вселенной: всего через 1,1 миллиарда лет после Большого взрыва. Вторая черная дыра в галактике CEERS 746 появилась чуть раньше, через миллиард лет после Большого взрыва. Его светящийся аккреционный диск, кольцо из газа и пыли, вращающееся вокруг сверхмассивной черной дыры, частично покрыт пылью.

Легкие черные дыры: будущее космических открытий

Центральная черная дыра видна, но пыль предполагает, что она могла быть расположена внутри галактики, быстро выбрасывающей звезды, объясняет Коцевски. Недавно описанные черные дыры в галактиках CEERS 2782 и CEERS 746 также являются «легковесами», особенно по сравнению с известными сверхмассивными черными дырами на таких расстояниях. Исследователи уже давно подозревали наличие черных дыр меньшей массы в ранней Вселенной, но Уэбб — первая обсерватория, зафиксировавшая их так четко.

Переосмысление галактической карты

До JWST эти три черные дыры были слишком тусклыми, чтобы их можно было обнаружить. С помощью чувствительных спектров JWST исследователи теперь могут точно измерять расстояния и, таким образом, возраст ранних галактик Вселенной. Пабло Аррабаль Аро из лаборатории NOIRLab Национального научного фонда и Сейджи Фудзимото, исследователь с докторской степенью и сотрудник Хаббла в UT, определили 11 галактик, которые существовали между 470 и 675 миллионами лет после Большого взрыва.

Впечатляющие выводы

Что действительно удивительно, так это обнаружение стольких ярких галактик на таких расстояниях, которые бросили вызов первоначальным теориям исследователей. «Я поражен количеством очень подробных спектров далеких галактик, которые вернул Уэбб, — сказал Аррабаль Аро.

Эти галактики находятся в фазе быстрого звездообразования, но менее химически обогащены, чем более близкие галактики. «Уэбб был первым, кто обнаружил некоторые из этих галактик, — объяснил Фудзимото. «Этот набор в сочетании с другими далекими галактиками, которые мы можем открыть в будущем, может революционизировать наше понимание звездообразования и эволюции галактик на протяжении всей космической истории».