Международная группа астрономов, используя космический телескоп «Джеймс Уэбб», зафиксировала галактику, возникшую всего через полтора миллиарда лет после Большого взрыва. В ее центре находится черная дыра LID-568 небольшой массы, характеризующаяся высоким уровнем активности и поглощающая вещество со скоростью, в сорок раз превышающей теоретически допустимые значения.
В ядрах большинства известных галактик находятся сверхмассивные черные дыры, но вопросы возникают, когда речь заходит о космических «монстрах», образовавшихся в ранней Вселенной: астрофизики долгое время пытаются выяснить, как эти объекты смогли достичь колоссальных размеров за сравнительно короткий промежуток времени.
Эпоху первых миллиардов лет после Большого взрыва в космологии принято именовать ранней Вселенной. В этот период времени образовались первые атомы и звезды, что стало началом формирования крупных структур, таких как галактики, которые мы видим сегодня.
Теперь международная исследовательская группа во главе с астрономом Хювон Сух ( Hyewon Suh) с помощью обсерватории «Джемини» было проведено исследование объекта LID-568, представляющего собой черную дыру в центре старинной галактики. Ранее этот объект был выявлен с помощью космической обсерватории «Чандра» при наблюдении в рентгеновском диапазоне. Для более детального изучения и определения точных координат астрономы применили инфракрасный спектрограф NIRSpec, являющийся одним из ключевых приборов орбитальной обсерватории «Джеймс Уэбб».
Анализ полученных данных позволил установить наличие интенсивных выбросов газа в окрестностях черной дыры LID-568. Скорость и масштаб этих выбросов указывают на то, что черная дыра, расположенная в центре древней галактики, приобрела существенную массу в ходе одного аккреционного события. Итоги исследования представлены в журнале Nature Astronomy.
Более глубокое изучение выявило, что LID-568 демонстрирует чрезвычайно активное поглощение вещества. Скорость этого процесса превышает предел Эддингтона – значение, определяющее максимальную светимость аккреционного диска черной дыры и скорость ее «питания» – в сорок раз. Таким образом, объект, вероятно, значительно увеличивал свою массу в течение одного цикла аккреции, независимо от механизма своего формирования.
Это имеет большое значение, так как современные научные представления о том, как возникают сверхмассивные черные дыры, указывают на то, что они могли сформироваться из более мелких черных дыр, которые послужили бы «зародышами». Эти «зародыши» могли образоваться в процессе коллапса первых звезд (более легкие «зародыши») или в результате непосредственного сжатия газовых облаков (более массивные «зародыши»). На текущий момент ни одна из этих теорий не получила подтверждения эмпирическими данными.
В результате проведенного исследования были получены свежие сведения о процессе создания сверхмассивных черных дыр из более мелких, исходных объектов. Кроме того, ученые зафиксировали выбросы газа в окрестностях центра LID-568, выполняющие роль своеобразного регулятора, который обеспечивает сброс избыточной энергии, возникающей при интенсивном поглощении вещества, и тем самым поддерживает устойчивость системы.
Ученые до сих пор не пришли к полному пониманию того, как черные дыры поглощают вещество с превышением предела Эддингтона, что приводит к их быстрому увеличению массы. Подобные наблюдения могут пролить свет на процессы формирования черных дыр и галактик в ранней Вселенной.