«Джеймс Уэбб» обнаружил быстрорастущую сверхмассивную черную дыру в ранней Вселенной

Космический телескоп «Джеймс Уэбб» позволил обнаружить сверхмассивную черную дыру, быстро растущую внутри древней галактики CANUCS‑LRD‑z8.6, существовавшей всего около 570 миллионов лет после Большого взрыва. Этот объект, относящийся к классу так называемых «Маленьких красных точек», находится на ранней стадии эволюции, когда галактика-хозяин все еще выглядит компактной, бедной тяжелыми элементами и находится в полном процессе формирования.

Наблюдения, проведенные с помощью спектрографа NIRSpec телескопа «Уэбб», выявили спектральные особенности, указывающие на интенсивную ионизацию газа и быстрое вращение вокруг центрального источника, что является типичными признаками активно поглощающей материю черной дыры. Группа исследователей под руководством Роберты Триполи из Национального института астрофизики установила, что масса черной дыры, составляющая 100 миллионов масс Солнца, непропорционально велика по сравнению с массой звезд галактики, которая равна 8 миллиардам солнечных масс.

Это несоответствие общепринятому соотношению между массой галактики и массой черной дыры позволяет предположить, что в столь отдаленные эпохи черные дыры могли расти гораздо быстрее, чем их галактики-хозяева. Таким образом, данное открытие является ключевым элементом для понимания того, как сформировались и росли первые сверхмассивные черные дыры и как они превратились в яркие квазары, которые мы наблюдаем во взрослой Вселенной.

Наблюдения за CANUCS‑LRD‑z8.6 показывают, что уже в первые 600 миллионов лет после Большого взрыва могла существовать активно растущая сверхмассивная черная дыра. Обнаружение таких сигналов, как сильная ионизация газа и быстрое вращение вокруг компактного ядра, позволяет предположить, что процесс поглощения материи черной дырой происходил эффективно и на раннем этапе. Этот факт ставит под сомнение традиционные модели, которые предполагают более постепенный рост черных дыр и их галактик-хозяев. В частности, большее, чем ожидалось, соотношение массы черной дыры к массе звезд означает, что на этом этапе развития Вселенной черные дыры могли доминировать в росте еще до того, как галактики достигли значительных размеров. Таким образом, CANUCS‑LRD‑z8.6 становится фундаментальным элементом для понимания «рассвета» черных дыр, которые уже не похожи на простые «семена», ожидающие роста, а являются активными участниками, уже хорошо продвинувшимися в своей эволюции.

Феномен «Маленьких красных точек», то есть маленьких, очень далеких объектов с выраженным красным цветом, проявился в исследованиях «Джеймса Уэбба» в течение первых трех лет его работы. Программа CANUCS позволила наблюдать эти древние галактики с высокой чувствительностью и точностью. CANUCS‑LRD‑z8.6 принадлежит к этому классу и обеспечивает прямую связь между «Маленькими красными точками», квазарами и активными черными дырами более развитой Вселенной. Тот факт, что «Джеймсу Уэббу» удалось зафиксировать спектральные характеристики, совместимые с активной черной дырой в одной из этих галактик, указывает на то, что «Маленькие красные точки» — это не только пассивные объекты или объекты, ожидающие развития: они могут представлять начальную фазу, в которой рост черных дыр опережает формирование звезд в галактике-хозяине или превосходит его. В настоящее время научная группа планирует дальнейшие наблюдения с помощью телескопа «Джеймс Уэбб», а также радиотелескопа ALMA для более детального изучения этого объекта.