Подробности
Это открытие, похоже, подтверждает модель прямого коллапса сверхмассивных черных дыр в ранней Вселенной, а не долгий, медленный процесс аккреции из чего-то, имеющего массу большой звезды. "Во Вселенной еще очень рано видеть черные дыры такой массивности, поэтому мы должны рассмотреть другие способы их образования", – говорит Майолино.
Смотрите также Анализ метеорита показал, что когда-то на Луне было много воды
Очень ранние галактики были чрезвычайно богаты газом, поэтому они были бы как "шведский стол" для черных дыр,
– говорит ученый.
Галактика, о которой идет речь, уже ранее попадалась нам на глаза. Она имеет название GN-z11. Несколько лет назад ее назвали самой древней галактикой, которую мы видели во Вселенной – ее свет шел к нам 13,4 миллиарда лет, тогда как по нынешним оценкам Большой взрыв произошел около 13,8 миллиарда лет назад.
С тех пор этот рекорд был побит наблюдениями космического телескопа Джеймса Уэбба. JWST был запущен уже после открытия GN-z11, предлагая беспрецедентный уровень чувствительности, с помощью которого можно увидеть далекую и очень раннюю Вселенную. Поэтому Майолино и его команда использовали новый космический телескоп, чтобы получить гораздо более детальный взгляд на GN-z11, чем мог предоставить Hubble, чтобы увидеть, что может скрываться в сердце далекой галактики.
Новые наблюдения зафиксировали спектр галактики, который исследователи разделили на части в ходе детального анализа, чтобы увидеть, как производится свет от GN-z11. И в спектре они нашли признаки аккреции – процесса, с помощью которого черные дыры поглощают материю.
Черные дыры, как известно, сами не производят свет. На определенном расстоянии от центра черной дыры, известном как горизонт событий, гравитация становится настолько сильной, что свет не имеет достаточной скорости, чтобы избежать ее притяжения. Но за пределами горизонта событий материя закручивается и вращается в экстремальной среде вокруг черной дыры, образуя диск. Этот аккреционный диск просто пылает светом, нагретый гравитацией и трением. Это, как обнаружили исследователи, и является источником, который освещает GN-z11.
Эта черная дыра питается с такой скоростью, что, скорее всего, поглотит молодую галактику: во время питания черная дыра начинает излучать мощные ядерные ветры, которые в конце концов сдуют весь звездообразующий газ в галактике, в результате чего она будет дрейфовать по космосу, образуя очень мало новых звезд.
Исследователи считают, что GN-z11 – очень маленькая галактика, примерно в 100 раз меньше нашей. С такой скоростью, с которой питается её чёрная дыра, не пройдёт много времени, прежде чем газ будет сметён в межгалактическое пространство. В этом процессе рост черной дыры прекратится, поскольку она сдувает любой материал, который сама могла бы использовать для "питания".
Часть неба, где нашли галактику GN-z11 / Фото NASA, ESA, P. Oesch/Yale University, G. Brammer/STScI, P. van Dokkum/Yale University, и G. Illingworth/UC Santa Cruz
Слишком велика
Ученые заключают, что размер черной дыры слишком велик, чтобы образоваться из чего-то размером со звезду за 400 миллионов лет после Большого взрыва. Астрономы предполагают, что в ранней Вселенной черные дыры могли образоваться непосредственно из гравитационного коллапса огромных сгустков материи.
Кроме того, поскольку все галактики, похоже, имеют черную дыру в центре, можно предположить, что любые более ранние галактики, замеченные JWST, также будут иметь их.
GN-z11 – это самая первая из подтвержденных и измеренных галактик, появившаяся на заре Вселенной, в эпоху, известную как Эпоха реионизации. До этой эпохи пространство было непрозрачным. Лишь когда материя стала реионизированной, пространство стало прозрачным, и свет мог свободно проникать.
Один из актуальных вопросов космологии – источник ионизирующего излучения. GN-z11 предполагает, что определенную роль в этом играют черные дыры.