Астрономы впервые получили и изучили спектр чрезвычайно яркой галактики из молодой Вселенной – объекта GN-z11, ранее считавшегося самой древней галактикой. Теперь ученые подтвердили наличие в ее центре сверхмассивной черной дыры, являющейся пока что древнейшей из обнаруженных во время наблюдений.
Международная группа учёных под руководством специалистов из Кембриджского университета с помощью информации телескопа «Джеймс Уэбб» подтвердила наличие черной дыры в центре галактики GN-z11. Галактика такая, какая была через 400 миллионов лет после Большого взрыва. Её красное смещение равно 10,6.
Черные дыры сами по себе не излучают. Поэтому учёные определяют их наличие или отсутствие по косвенным признакам, например по излучению вещества, падающего в дыру. В 2023 году другая группа учёных… опубликовалаПервый анализ спектра GN-z11 по данным инструмента NIRCam показал, что яркость и особенности излучения указывают на активное звездообразование. При этом возможность наличия в галактике активного ядра не была исключена.
Ученые проанализировали более точный спектр GN-z11 и обнаружили в нем особенности, объясняемые наличием активного ядра, то есть сверхмассивной черной дыры, поглощающей материю. Это сейфертовская галактика первого типа с узкими линиями (NLSy1).
Исследователи предположили, что характерное излучение может быть продуктом звёзд, особенно Вольфов — Райе, но пришли к выводу, что даже если такие звезды присутствуют в GN-z11, должны находиться рядом с активным ядром. опубликована в журнале Nature.
По мнению учёных, масса этой сверхмассивной чёрной дыры составляет примерно 1,6 миллиона солнечных масс. Для сравнения: масса дыры в центре Млечного Пути — около 4,31 миллиона солнечных масс. Черной дыре, образовавшейся из умершей звезды, понадобилось бы миллиард лет, чтобы достичь таких размеров. Следовательно, первоначальный объект либо был крупным (например, образовался напрямую при коллапсе облака), либо поглощал материю гораздо быстрее, чем считают возможным учёные.
Эта черная дыра слишком массивна для такой молодой Вселенной, поэтому нужно рассмотреть другие сценарии её образования. Самые первые галактики были чрезвычайно богаты газом, становясь идеальным местом для возникновения черных дыр. объяснилПрофессор Роберто Майолино является главным автором этого исследования, однако оно имеет негативные последствия для галактики.
Галактика GN-z11 очень компактна, примерно в сто раз меньше Млечного Пути. Активное ядро, вероятно, тормозит ее развитие, поглощая и отбрасывая ветром слишком много материи. В таких условиях звездообразование может остановиться, и галактика «умрет». Смерть последовает за черной дырой, так как у нее пропадет источник питания.
Много гипотез о том, как за один миллиард лет в молодой Вселенной образовались такие массивные черные дыры. Ученые рассматривают сценарии появления «зерен», из которых выросли объекты. Космологи, придерживающиеся циклической модели, предполагают, что крупные черные дыры попали в текущую Вселенную из прошлого цикла (реликтовые черные дыры). Изучаются разные модели аккреции материи.
Для сравнения этих сценариев с фактом потребуется база данных о самых ранних сверхмассивных чёрных дырах. Благодаря современным инструментам сбор такой базы теперь доступен.
Новая эпоха началась: колоссальный прогресс чувствительности, прежде всего в инфракрасном диапазоне. Этому можно уподобить мгновенный переход от телескопа Галилея к современным приборам, — подчеркнул Майолино.