Телескоп Джеймса Уэбба, вероятно, зафиксировал рождение сверхмассивной черной дыры

Новости МирТесен

В ходе анализа данных, полученных космическим телескопом James Webb в рамках программы COSMOS-Web, Питер ван Доккум из Йельского университета и Габриэль Браммер из Копенгагенского университета сделали открытие, которое может оказаться прорывным.

Обнаружена галактика ранней Вселенной под названием Infinity Galaxy («Галактика Бесконечность»), которая, возможно, содержит первые прямые доказательства формирования сверхмассивной черной дыры посредством прямого коллапса газового облака – процесса, ранее существовавшего лишь в качестве гипотезы.

Галактика демонстрирует нетипичную структуру, состоящую из двух плотных красных ядер. Каждое ядро окружено звездным кольцом, формирующим конфигурацию, визуально схожую с символом бесконечности. Между этими ядрами простирается обширная область ионизированного газа, в центре которой находится активная черная дыра, чья масса приблизительно равна массе миллиона Солнц. Этот объект активно увеличивает свою массу, генерируя рентгеновское и радиоволновое излучение.

Важным аспектом является расположение черной дыры: она находится не в центре галактического ядра, как это обычно бывает, а непосредственно в самом сердце системы. Это навело ученых на мысль о том, что она могла образоваться локально в результате коллапса газового облака, сформировавшегося при слиянии двух галактик. Подтверждение этой гипотезы станет первым прямым наблюдением механизма формирования сверхмассивных черных дыр.

Две теории происхождения сверхмассивных черных дыр

Несмотря на то, что масса сверхмассивных черных дыр может достигать миллионов или даже миллиардов солнечных масс, их возникновение остается одной из наиболее важных нерешенных проблем космологии. В настоящее время существует два основных подхода к объяснению этого явления: теория «легких зародышей» и теория «тяжелых зародышей).

В соответствии с общепринятой теорией, черные дыры формируются в результате гравитационного схлопывания ядра массивной звезды после ее взрыва как сверхновой. Первичные черные дыры обладают относительно небольшой массой (до 1000 солнечных масс) и со временем увеличиваются за счет поглощения вещества и слияния с другими объектами. Тем не менее, этот процесс требует значительного времени, что затрудняет объяснение существования сверхмассивных черных дыр уже в первые сотни миллионов лет после Большого взрыва.

Согласно альтернативной гипотезе, черная дыра с массой, достигающей миллиона солнечных масс, потенциально может сформироваться непосредственно из коллапсирующего газового облака. Данный процесс предполагает более высокую скорость образования, однако он сопряжен с трудностями: газ, как правило, распадается на звезды вместо того чтобы превращаться в черную дыру. В связи с этим выявление условий, способствующих прямому коллапсу, представляет собой значимую задачу для астрономов.

Что произошло в Infinity Galaxy?

Исследователи выдвигают гипотезу о том, что столкновение двух дискообразных галактик, которые впоследствии образовали Infinity Galaxy, привело к интенсивному сжатию газа в них. Этот процесс мог спровоцировать формирование сверхплотного газового скопления, которое затем коллапсировало непосредственно в черную дыру. Наличие ионизированного водорода вокруг черной дыры, а также ее активное поглощение материи, проявляющееся в рентгеновском и радиоизлучении, служат косвенным подтверждением этой гипотезы.

Остается неясным, сформировалась ли черная дыра именно таким способом. Для подтверждения гипотезы необходимы дальнейшие научные изыскания.

Перспективная гипотеза, требующая проверки

Несмотря на многообещающий характер открытия в Infinity Galaxy, оно пока носит предварительный характер. Научному сообществу предоставлено дополнительное время для наблюдений при помощи телескопа James Webb с целью детализации спектроскопических данных и проверки альтернативных интерпретаций – например, гипотезы о том, что черная дыра могла быть «выброшена» из другой галактики или изначально принадлежала невидимой карликовой галактике.

В случае подтверждения гипотезы, это станет первым прямым свидетельством формирования сверхмассивной черной дыры в результате непосредственного схлопывания газового облака. Кроме того, это позволит понять, как подобные объекты могли образоваться уже в первые 500 миллионов лет после Большого взрыва.

Исследование принято к публикации в .