Уэбб обнаружил самое отдаленное на сегодняшний день слияние черных дыр

Международная группа астрономов использовала космический телескоп имени Джеймса Уэбба NASA/ESA/CSA, чтобы найти доказательства продолжающегося слияния двух галактик и их массивных черных дыр, когда Вселенной было всего 740 миллионов лет. Это знаменует собой самое отдаленное обнаружение слияния черных дыр, когда-либо полученное, и первый случай, когда это явление было обнаружено на столь раннем этапе существования Вселенной.

Астрономы обнаружили сверхмассивные черные дыры с массами в миллионы и миллиарды раз больше солнечной в большинстве массивных галактик локальной Вселенной, в том числе в нашей галактике Млечный Путь. Эти черные дыры, вероятно, оказали серьезное влияние на эволюцию галактик, в которых они находятся. Однако ученые до сих пор не до конца понимают, как эти объекты стали такими массивными.

Обнаружение гигантских черных дыр, уже существовавших в первый миллиард лет после Большого взрыва, указывает на то, что такой рост должен был произойти очень быстро и очень рано. Теперь космический телескоп Джеймса Уэбба проливает новый свет на рост черных дыр в ранней Вселенной.

Новые наблюдения Уэбба предоставили доказательства продолжающегося слияния двух галактик и их массивных черных дыр, когда Вселенной было всего 740 миллионов лет. Система известна как ZS7. Исследование опубликовано в Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества.

Массивные черные дыры, активно аккрецирующие материю, обладают отличительными спектрографическими особенностями, которые позволяют астрономам идентифицировать их. Для очень далеких галактик, подобных тем, которые рассматриваются в этом исследовании, эти сигнатуры недоступны с земли, и их можно увидеть только с помощью Уэбба.

«Мы обнаружили доказательства существования очень плотного газа с быстрыми движениями вблизи черной дыры, а также горячего и сильно ионизированного газа, освещенного энергетическим излучением, обычно производимым черными дырами в периоды их аккреции», — объяснила ведущий автор исследования Ханна Юблер. Кембриджский университет в Великобритании «Благодаря беспрецедентной четкости изображений Уэбб также позволил нашей команде пространственно разделить две черные дыры».

Команда обнаружила, что масса одной из двух черных дыр в 50 миллионов раз превышает массу Солнца. «Масса другой черной дыры, вероятно, аналогична, хотя ее гораздо сложнее измерить, потому что эта вторая черная дыра похоронена в плотном газе», — объяснил член команды Роберто Майолино из Кембриджского университета и Университетского колледжа Лондона в Соединенном Королевстве.

«Наши результаты показывают, что слияние — это важный путь, по которому черные дыры могут быстро расти, даже на космическом рассвете», — объяснил Юблер. «Вместе с другими открытиями Уэбба об активных массивных черных дырах в далекой Вселенной наши результаты также показывают, что массивные черные дыры с самого начала определяли эволюцию галактик».

«Звездная масса системы, которую мы изучали, аналогична массе нашего соседа, Большого Магелланова Облака», — рассказал член группы Пабло Г. Перес-Гонсалес из Центра астробиологии (CAB), CSIC/INTA в Испании. «Мы можем попытаться представить, как могло бы повлиять на эволюцию сливающихся галактик, если бы в каждой галактике была одна сверхмассивная черная дыра такого же размера или больше, чем та, что есть в Млечном Пути».

Команда также отмечает, что как только две черные дыры сольются, они также начнут генерировать гравитационные волны. Подобные события можно будет обнаружить с помощью следующего поколения обсерваторий гравитационных волн, таких как предстоящая миссия «Космическая антенна с лазерным интерферометром» (LISA), которая недавно была одобрена Европейским космическим агентством и станет первой космической обсерваторией, занимающейся изучением гравитационных волн. волны.

«Результаты Уэбба говорят нам, что более легкие системы, обнаруживаемые с помощью LISA, должны встречаться гораздо чаще, чем предполагалось ранее», — сказала ведущий научный сотрудник проекта LISA Нора Лютцгендорф из Европейского космического агентства в Нидерландах. «Скорее всего, это заставит нас скорректировать наши модели для ставок LISA в этом массовом диапазоне. Это только верхушка айсберга».

Это открытие было сделано в результате наблюдений, сделанных в рамках Галактической Ассамблеи с помощью программы интегральной полевой спектроскопии NIRSpec. Недавно команда получила новую большую программу в третьем цикле наблюдений Уэбба, призванную детально изучить взаимосвязь между массивными черными дырами и их родительскими галактиками в течение первого миллиарда лет.

Важным компонентом этой программы будет систематический поиск и характеристика слияний черных дыр. Эти усилия определят скорость, с которой происходит слияние черных дыр в ранние космические эпохи, а также оценят роль слияния в раннем росте черных дыр и скорость, с которой гравитационные волны производятся с незапамятных времен.