Наблюдения, събрани с помощта на космическия телескоп Джеймс Уеб, разкриха активна свръхмасивна черна дупка, чиято маса е 9 милиона пъти по-голяма от тази на Слънцето и която активно расте, поглъщайки материя от пространството около нея. 570 милиона години след Големия взрив, това е първата свръхмасивна черна дупка, която расте, въпреки че учените се надяват, че няма да задържи рекорда за дълго.
Черна дупка беше открита в една от най-ранните галактики, откривани някога, известна преди като EGSY8p7, и оттогава преименуван на CEERS 1019. Неговото откритие може да помогне за разрешаването на една от най-големите мистерии на ранната вселена: как черните дупки в Космическата зора са нараснали до толкова големи размери за толкова кратък период от време.
Статия с подробности за откритието, водена от астрофизичката Ребека Ларсън от Тексаския университет в Остин, се появява в специален брой на The Astrophysical Journal. „Намерихме най-отдалеченото активно галактическо ядро (AGN) и най-старата черна дупка, която някога сме откривали“, каза Ларсън пред ScienceAlert. Ларсън първоначално наблюдава CEERS 1019 като част от нейната работа по изучаване на светлината, произведена от образуването на звезди в много ранната Вселена.
Смята се, че тази светлина, наречена алфа радиация на Лайман, се генерира от йонизацията на неутрален водород по време на звездообразуване. Ранната вселена е била изпълнена с мъгла от неутрален водород, която е предотвратявала разпространението на светлината, само след като този водород е бил йонизиран, светлината е можела да се разпространява свободно.
Тази ера на рейонизация, както е известно, не е напълно проучена. Знаем, че това се е случило през първите милиарди години след Големия взрив преди 13,8 милиарда години, но е много трудно да се погледне толкова далеч в ранната Вселена. CEERS 1019 и няколко други ултра-ранни галактики са отлични обекти за това изследване, защото са относително ярки. Галактиката беше идентифицирана в данните на Хъбъл през 2015 г. и по това време беше най-ранната и най-далечна наблюдавана галактика.
Допълнителни наблюдения потвърдиха съществуването му, но по-подробна информация остава неуловима: най-ранната светлина във Вселената, поради разширяването на Вселената, се е изместила толкова далеч в инфрачервената част на спектъра, че е необходим мощен специален инфрачервен инструмент като JWST да го изучавам.
Така че, когато се появи JWST, CEERS 1019 – най-ярката от галактиките на Хъбъл от тази епоха – стана очевидна цел. Телескопът наблюдаваше галактиката само един час с четирите си инструмента, но предостави изобилие от данни.
Тогава Ларсън забеляза нещо, което не очакваше. В допълнение към образуването на ярки звезди, имаше широка емисионна характеристика, обикновено свързана с AGN. Когато тя каза на някои от изследователите на AGN за това, нещата станаха интересни. Обикновено една галактика в ранната вселена излъчва или светлина от свръхнова, или светлина от образуване на звезди. Да видиш и двете в една и съща галактика беше изключително неочаквано.
„Спорихме седмици наред, че трябва да бъде, че трябва да бъде едното или другото. И се оказва, че е и двете. Има известно влияние на черната дупка върху емисионните линии, които виждаме, но по-голямата част от светлината, която виждаме в нашите изображения, все още е доминирана от звездообразуващата част на галактиката." Това, че свръхмасивна черна дупка е съществувала преди повече от 13,2 милиарда години и е продължила да расте, не е толкова изненадващо, колкото си мислите.
Много по-големи черни дупки са открити в ранната вселена, J1342+0928, квазигалактика, открита 690 милиона години след Големия взрив, има свръхмасивна черна дупка с размер на 800 милиона слънца. Черната дупка в J0313-1806, открита 670 милиона години след Големия взрив, има размер от 1,6 милиарда слънца.
И двата квазара са доминирани от излъчване на AGN. Според Ларсън и нейните колеги CEERS 1019 е междинен етап: точката между по-късните, по-големи, доминирани от AGN галактики и как тези галактики и техните черни дупки са започнали да се формират на първо място. Разглеждайки свръхмасивната черна дупка в CEERS 1019, изследователите смятат, че обектът се е образувал от колапса на масивен обект, като например една от най-ранните звезди във Вселената. Тези звезди са били много, много по-големи от звездите, които виждаме около нас днес, така че черна дупка от такъв колапс би имала преднина по пътя към супермасивността.
Както посочва Ларсън, резултатите са получени само за един час наблюдение. Очаква се наистина дълбоки наблюдения да разкрият по-далечни и дори по-бледи галактики, което най-накрая ще ни помогне да разберем как се е родила Вселената и как е израснала.
Прочетете също:
- Астрономите са станали свидетели на енергийното активиране на черна дупка
- Свръхмасивната черна дупка Стрелец A* се събуди преди 200 години