Телескоп Джеймса Вебба знайшов найстарішу з відомих чорних дір у Всесвіті

Що відомо

Камери Джеймса Вебба дозволяють буквально зазирнути в минуле, аж до початку часів. Вони виявили надмасивну чорну діру в центрі галактики GN-z11. Вона народилася всього через 440 мільйонів років після появи Всесвіту.

Дивіться також Учені вважають, що можуть зібрати виверження Енцелада прямо з космосу, не сідаючи на супутник

Вчені кажуть, що в той ранній період існування космосу, з'явилася незліченна кількість чорних дір, які розрослися до "жахливих масштабів". Але наука досі не розуміє, як їм вдалося так швидко збільшитись у розмірах. Пошук відповіді на це питання може допомогти пояснити, як сьогоднішні надмасивні чорні діри, які фактично утримують цілі галактики, включаючи наш Чумацький Шлях, виросли до таких приголомшливих об'ємів.

Провідний автор дослідження Роберто Майоліно, професор астрофізики Кембриджського університету, пояснює, що згідно з нашими науковими моделями та законами фізики, чорні діри в ранньому Всесвіті "не можуть рости тихо і м'яко, як багато чорних дір у сучасному Всесвіті". Вони повинні пережити якесь "особливе народження або становлення, і якийсь особливий ріст".

Як вважають астрономи, сьогодні чорні діри народжуються в результаті колапсу гігантських зірок. Але як би вони не з'явилися, вони ростуть, безперервно поглинаючи газ, пил, зірки та інші чорні діри. Коли вони "харчуються", тертя призводить до того, що матеріал, який закручується довкола, нагрівається, випромінюючи світло так званих активних галактичних ядер (AGN), яке можна виявити за допомогою телескопів. Найбільш екстремальними AGN є квазари, які в мільярди разів важчі за Сонце і викидають світлові вибухи, в трильйони разів яскравіші за найяскравіші зорі.

Оскільки світло подорожує з фіксованою швидкістю крізь вакуум космосу, то чим глибше вчені заглядають у Всесвіт, тим більш віддалене світло вони перехоплюють і тим далі в минуле вони бачать. Щоб виявити чорну діру в новому дослідженні, астрономи просканували небо двома інфрачервоними камерами — інструментом середнього інфрачервоного діапазону (MIRI) і камерою ближнього інфрачервоного діапазону. Потім вони використали вбудовані спектрографи, щоб розкласти світло на складові частоти.

Розшифрувавши ці слабкі проблиски з перших років існування Всесвіту, вони виявили несподіваний сплеск серед частот, що містяться у світлі — ключову ознаку того, що гаряча речовина навколо чорної діри випромінювала слабкі сліди світла по всьому Всесвіту.

• Найпопулярніші пояснення того, як ці ранні чорні діри зростали так швидко, полягають у тому, що вони утворилися внаслідок раптового колапсу гігантських газових хмар або внаслідок численних злиттів між скупченнями зірок і чорних дір.
• Астрономи також пропонують теорію, згідно з якою такі чорні діти могли бути породжені гіпотетичними "первинними" чорними дірами, які могли бути створені за мить після початку Всесвіту.

Таким чином прямий колапс помираючої зорі, судячи з усього, не є єдиним способом утворення чорної діри. Для цього потрібні "особливі" обставини. Наприклад, щоб це була "чиста хмара, ще не збагачена важкими елементами, створеними першими зірками, й досить масивна — від 10 000 до мільйона сонячних мас", – каже Роберто Майоліно. Щоб така хмара не охолола надто швидко і не розпалася на окремі зорі, вона також має бути освітлена ультрафіолетовим світлом, ймовірно, з сусідньої галактики. Таких сценарії може бути багато.