Астрономы обнаружили древнейшую на сегодняшний день сверхмассивную черную дыру, которая появилась «всего» через 470 миллионов лет после Большого взрыва. Напомним, что возраст Вселенной составляет примерно 13,8 миллиарда лет.
Объект, получивший название UHZ1, был открыт благодаря гравитационному линзированию. Для того чтобы воспользоваться природным преимуществом, астрономы нацелили космическую рентгеновскую обсерваторию NASA «Чандра» и космический телескоп NASA «Джеймс Уэбб» на галактическое скопление Abell 2744, расположенное на расстоянии 3,5 миллиарда световых лет от Земли. Скопление настолько плотное и массивное, что искажает ткань пространства-времени таким образом, что само пространство-время начинает действовать как линза, в разы усиливая свет от объектов, расположенных за Abell 2744. Среди таких объектов была родительская галактика UHZ1.
Используя инструменты «Джеймса Уэбба», исследователи смогли установить, насколько далеко находится эта галактика — мы видим ее такой, какой она была, когда возраст Вселенной составлял всего 3% от ее нынешнего возраста. Двухнедельное наблюдение с помощью «Чандры» позволило выявить признаки растущей сверхмассивной черной дыры: перегретый газ, светящийся в рентгеновских лучах.
По оценкам ученых, ее масса в 10–100 миллионов раз превышает массу Солнца. Это больше, чем сегодня весит наша сверхмассивная черная дыра Стрельца А*, расположенная в центре Млечного Пути. Масса Стрельца А* примерно в 4,6 миллиона раз превышает массу Солнца, так что UHZ1 — аномально массивный объект для того времени.
«Существуют физические ограничения на то, как быстро черные дыры могут расти после того, как сформировались, но те, которые рождаются более массивными, имеют преимущество, — сказал Энди Гулдинг, соавтор исследования из Принстонского университета. — Это похоже на посадку саженца, которому требуется меньше времени, чтобы вырасти в полноразмерное дерево, чем если бы вы начали с одного только семени».
Сверхмассивная черная дыра UHZ1 имеет примерно такую же массу, как и все звезды в ее галактике. Она минимум в десять раз массивнее, чем должна быть, исходя из теоретических моделей; ее обнаружение поможет лучше понять, как во Вселенной появились подобные объекты.
На сегодняшний день есть две рабочие модели формирования сверхмассивных черных дыр:
- Они формируются в результате столкновения множества черных дыр, появившихся после взрывов массивных звезд (сверхновых) или слияния массивных объектов, таких как нейтронные звезды (килоновых);
- Они образуются в результате прямого коллапса огромных газовых облаков.
Наблюдения UHZ1 очень хорошо соответствуют второму сценарию, который и до этого был более предпочтительным.
«Мы думаем, что перед нами лучшее из полученных на сегодняшний день доказательств того, что некоторые черные дыры образуются из массивных облаков газа, — прокомментировала Приямвада Натараян, профессор астрономии и физики в Йельском университете. — Впервые мы стали свидетелями ситуации, когда сверхмассивная черная дыра весит примерно столько же, сколько звезды в ее галактике».
