Недавние исследования выявили новое, неожиданное открытие в области астрономии: супермассивные черные дыры (СЧД) могли образовываться гораздо раньше, чем считалось ранее. Это открытие, основанное на данных, полученных от космического телескопа James Webb Space Telescope (JWST), вызывает множество вопросов о механизмах формирования черных дыр в ранней вселенной.
ОБНАРУЖЕНИЕ СТАРОНАЧАЛЬНЫХ СЧД
Одним из главных объектов исследования стал Abell2744-QSO1 — типичный пример Литл Рэд Дот (Little Red Dot, LRD), обнаруженный JWST всего через 700 миллионов лет после Большого взрыва. Несмотря на свою скромную величину — всего 1,300 световых лет в диаметре, он стал доступен для детальных наблюдений благодаря гравитационному линзированию, создаваемому кластером галактик Abell 2744, известным также как «Кластер Пандоры». Это линзирование позволило существенно увеличить видимость QSO1 и даже удвоить его изображения.
ДИСКРЕТНЫЕ СЧД И ТРАДИЦИОННАЯ МОДЕЛЬ
Ранее считалось, что СЧД образуются из таких маломассных черных дыр, которые формируются после коллапса массивных звезд. Эти маломассные черные дыры растут в процессе аккреции вещества из окружения и слияния с другими черными дырами. На основе этих моделей астрономы строили свои представления о том, как формируются крупные галактики и СЧД с массой в миллиарды солнечных масс.
Однако новое открытие ставит под сомнение данную модель. Найденная в QS01 черная дыра имеет массу около 50 миллионов солнечных масс и, согласно наблюдениям, могла появиться раньше, чем образовалась сама галактика. «Это замечательное открытие. Это сдвиг парадигмы, полное пересмотрение традиционных сценариев формирования и роста черных дыр», — говорит Роберто Майолино из Кавли института астрономии в Кембридже.
МЕТОДЫ ИЗМЕРОВ И ДАННЫЕ
Для определения массы СЧД ученые использовали интегрированное поле на NIRSpec телескопа JWST. Наблюдения показали, что газ в LRD имеет кеплеровское движение, что подтверждает наличие центрального объекта — черной дыры. Это позволило более точно оценить массу СЧД, которая оказалась на 10 миллионов солнечных масс больше первоначальных оценок.
Анализ показал, что основная часть массы Abell2744-QSO1 сосредоточена именно в черной дыре, что необычно, так как в стандартных галактиках масса черной дыры заведомо меньше массы их звёздного содержимого. Подобные результаты совершенно не укладываются в традиционные модели формирования и эволюции галактик в наши дни.
ПРИЧИНЫ НОВЫХ ОТКРЫТИЙ
Существуют разные теории о том, как могла возникнуть такая мощная черная дыра. Одной из них является гипотеза о так называемых «первобытных черных дырах» (primordial black holes), которые могли образоваться непосредственно из газа в ранней Вселенной без звездных предшественников. Эти сценарии могут лучше объяснить свойства, наблюдаемые у QS01, однако их необходимо еще доработать для полноценного понимания процесса эволюции черных дыр и связанной с этим полнометаллической эволюции.
БЛИЖАЙШИЕ ПЕРСПЕКТИВЫ
Хотя новое открытие открывает двери к пониманию ранних этапов эволюции черных дыр, необходимы дальнейшие исследования с помощью JWST и других мощных телескопов для более детального анализа LRD. Ожидается, что эти дополнительные наблюдения помогут в ближжайшие годы разгадать множество головоломок, связанных с образованием и эволюцией супермассивных черных дыр в ранней Вселенной.
Таким образом, каждое новое открытие, подобное найденному в Abell2744-QSO1, приближает учёных к пониманию удивительных процессов, которые происходили в космосе в его самые ранние моменты.
