Команда астрономов, анализировавшая данные от космического телескопа NASA «Джеймс Уэбб», заявила об обнаружении самой древней сверхмассивной черной дыры из когда-либо наблюдавшихся.
Объект находится на расстоянии около 13,4 миллиарда световых лет от Земли, а значит он появился «всего» через 400 миллионов лет после Большого взрыва.
Ответствующие результаты исследования были опубликованы в журнале Nature, и они могут ознаменовать «гигантский скачок вперед» в нашем понимании природы этих гравитационных монстров.
Эта сверхмассивная черная дыра, которая, по их оценкам, примерно в шесть миллионов раз массивнее Солнца, расположена в центре галактики GN-z11. Черная дыра настолько массивна для своего возраста, что этот факт бросает вызов нашим текущим теориям о том, как формируются эти объекты.
«По сути, вырастить такую массивную черную дыру так быстро в ранней Вселенной невозможно, — сказал Роберто Майолино, астроном и ведущий автор исследования из Кавендишской лаборатории Кембриджского университета. — По сути, согласно классическим теориям, времени не хватает. Поэтому приходится рассматривать альтернативные сценарии».
Прожорливая черная дыра?
Стандартные модели предполагают, что сверхмассивные черные дыры начинают свой эволюционный путь как обычные черные дыры, возникшие из массивных звезд, коллапсирующих в результате вспышки сверхновой, а затем постепенно набирают массу. Однако если бы это действительно было так, то черной дыре в «сердце» галактики GN-z11 потребовалось бы гораздо больше времени, чем 400 миллионов лет, чтобы достичь наблюдаемого размера.
Это может означать, что так называемый предел Эддингтона может потребовать переосмысления — теоретической максимальной скорости, с которой тело может наращивать массу до того, как испускаемое им излучение преодолеет гравитацию и унесет эту массу. Авторы исследования отмечают, что наблюдаемая черная дыра поглощает массу в пять раз быстрее, чем позволяет предел Эддингтона.
«Эта черная дыра, по сути, поглощает эквивалент массы Солнца каждые пять лет, — добавил Майолино. — На самом деле это намного больше возможностей, допускаемых для этих черных дыр».
Альтернативный сценарий, способный объяснить «аномальную массу» древней сверхмассивной черной дыры, заключается в том, что она, как и подобные ей объекты, появилась в результате прямого коллапса огромного газопылевого облака. Эти облака могли существовать в ранней Вселенной и обеспечить появление первых сверхмассивных черных дыр, которые в итоге стали ядрами галактик.
Однако ученые не торопятся исключать теорию, которая гласит, что сверхмассивные черные дыры — продукт чрезвычайно «прожорливых» черных дыр звездной массы.
В поисках ответа
Исследователи сделали это открытие после того, как обратили внимание на аномально яркую галактику GN-z11, которая была слишком яркой для наблюдаемого в ней количества звезд. Источником яркости GN-z11 являются газ и пыль, вращающиеся вокруг сверхмассивной черной дыры и нагреваемые до огромных температур за счет трения, которое создается движением.
Майолино надеется, что благодаря удивительным возможностям «Джеймса Уэбба» будут найдены еще более древние черные дыры. Следующая цель его команды — найти «семена», из которых могут произрастать эти гравитационные монстры.
Читайте также: «Джеймс Уэбб» обнаружил «сверхсверхмассивные» черные дыры в ранней Вселенной.
