Ученые обнаружили сверхмассивные черные дыры с массой, превышающей массу Солнца в миллионы и миллиарды раз, в центре самых массивных галактик локальной Вселенной, включая Млечный Путь. Эти объекты, вероятно, оказали сильное влияние на эволюцию галактик, но то, что сделало их такими массивными, пока не ясно.
Прибор NIRSpec космического телескопа Джеймса Уэбба обнаружил свидетельства слияния двух галактик и их чёрных дыр при возрасте Вселенной всего 740 миллионов лет. Это самое удалённое обнаружение слияния чёрных дыр, полученное когда-либо.
Слияние двух гигантских черных дыр
Огромные черные дыры, поглощающие окружающую материю, обладают специфическими спектральными признаками, позволяющими астрономам их обнаружить. Для удаленных галактик, например, той, что изучалась в этом исследовании, эти сигналы недоступны с Земли.
Благодаря прибору NIRSpec (Near InfraRed Spectrometer) Джеймсу Уэббу удалось обнаружить их. Наблюдения в рамках программы Galaxy Assembly with NIRSpec Integral Field Spectroscopy с использованием техники интегральной полевой спектроскопии позволили проанализировать характеристики галактической системы ZS7.
Одна черная дыра в этой системе в 50 миллионов раз массивнее Солнца, масса другой, вероятно, сходна, но ее труднее измерить: вторая черная дыра скрыта в густом газе. Этот газ быстро перемещается возле черных дыр, и в нем можно увидеть следы высокоионизированного горячего газа, освещенного энергией излучения, которое черные дыры выпускают во время аккреционных эпизодов.
Благодаря четкости снимков космического телескопа «Уэбб» удаётся разделить два объекта черных дыр в пространстве.
Когда эти две черные дыры сольются, то также будут генерироваться гравитационные волны. Подобные события можно будет обнаружить с помощью следующего поколения гравитационно-волновых обсерваторий, таких как космическая лазерная интерферометрическая антенна (LISA), проект которой недавно был одобрен ЕКА. Руководитель проекта LISA, сотрудник ЕКА Нора Люцгендорф пояснила:
Результаты Уэбба указывают на то, что легкие системы, которые обнаруживает LISA, должны быть куда более распространенными, чем предполагалось раньше. Это потребует пересмотра моделей скорости LISA в данном диапазоне масс. И это лишь начало.
Группа, работающая над этим исследованием, получила новый большой грант в рамках третьего цикла наблюдений «Уэбба». Грант направлен на изучение связи между супермассивными черными дырами и галактиками-хозяевами за первые миллиард лет их существования. В этом проекте особое внимание уделят поиску и определению характеристик слияний черных дыр.
Эти действия помогут установить скорость этого типа слияний в раннюю космологическую эру и просчитать влияние слияний на начальный рост черных дыр, а также скорость появления гравитационных волн в начале времени.
«Масса звездной системы, которую мы исследуем, напоминает массу нашего ближайшего соседа — Большого Магелланова Облака. — говорит Пабло Г. Перес-Гонсалес из Центра астробиологии (CAB), CSIC/INTA. Можно предположить, каким образом слияние галактик, каждая из которых имеет сверхмассивную черную дыру, сравнимую или превосходящую по массе ту, что расположена в центре Млечного Пути, может повлиять на эволюцию этих галактик. «.
Исследование, изданное в журнале «Monthly Notices of the Royal Astronomical Society», доступно для ознакомления. .