Когда Вселенной было около полумиллиарда лет, черная дыра уже имела огромную массу. Исследование ее развития дало астрономам возможность понять образование таких больших и старых объектов в ранней Вселенной.
Скопление Пандоры, или Abell 2744Это гигантский кластер галактик, возникший вследствие слияния учеными предпологаемого минимум четырёх скоплений.
Массивное скопление действует как гравитационная линза, увеличивая для нас более далекие галактики, которые без этого не были бы видны с помощью доступных инструментов. Телескоп «Джеймс Уэбб» и это скопление позволили обнаружить 11 таких галактик, возникших менее миллиарда лет после Большого взрыва.
Международная группа астрономов решила проверить наличие сверхмассивных черных дыр в центре этих объектов, активно поглощающих материю. Такие ядра галактик называются квазарами. От происходящих там процессов исходит мощное рентгеновское излучение, поэтому ученые воспользовались космической рентгеновской обсерваторией «Чандра».
Место ярко светящегося объекта оказалось в той же галактике. UHZ1Гравитационная линза увеличила эту галактику в четыре раза. Ее видим с красным смещением z ≈ 10,3, то есть такой, какая она была через 500 миллионов лет после Большого взрыва. По количеству энергии и длинам волн в ее центре находится квазар, скрытый пылью и газом галактики. Главное — его масса.
Ученые оценивают массу таких объектов по их яркости. Чем больше масса объекта, тем больше материи он поглощает, и тем ярче светит эта материя при замедлении перед падением в черную дыру. Но если излучение слишком мощное, оно унесет окружающую материю, и источник питания исчезнет. Предел этого процесса называется эддингтоновской светимостью, или пределом Эддингтона.
Согласно имеющимся сведениям, масса черной дыры равна UHZ1 Масса её в 10 миллионов раз превышает массу Солнца. У всей галактики примерно такая же масса. В современной Вселенной подобных объектов нет: обычно масса сверхмассивной черной дыры составляет около 0,1% массы её галактики. По словам авторов исследования, настолько высокая доля у… UHZ1Это говорит о том, что мы обнаружили этот объект на начальной стадии развития.
В науке есть две гипотезы о том, как огромные объекты могли появиться в молодой Вселенной. Первая версия утверждает, что «зародышами» стали остатки первых звезд, которые увеличивали массу, поглощая вещества. Вторая версия гласит, что эти объекты сформировались сразу же при гравитационном коллапсе космического газового облака.
Опираясь на оценку массы квазара UHZ1 Предполагая образование черной дыры через 200 миллионов лет после Большого взрыва, ученые проследили ее эволюцию и пришли к выводу: при образовании из умершей звезды дыре потребовалось бы поглощать материю в два раза быстрее предельного значения Эддингтона. Если же черную дыру сформировало облако, то ей достаточно было поддерживать скорость на уровне этого предела.
Первым таким анализом подобного объекта это исследование, поэтому к его выводам нужно отнестись с долей скепсиса. О десяти оставшихся галактиках и их рентгеновских наблюдениях сообщат в другом исследовании. UHZ1 вышло в журнале Nature Astronomy.