Потужний космічний телескоп імені Джеймса Вебба, який є найсучаснішою космічною обсерваторією, що дозволяє зазирнути в найвіддаленіші куточки Всесвіту, здійснив дивовижну знахідку. Вчені виявили найдавнішу з усіх відомих чорних дір, чий вік сягає понад 13 мільярдів років. Це відкриття пропонує неоціненні дані для розуміння того, яким був наш Всесвіт у свої найперші, найменш досліджені епохи.
Чорна діра та її галактика-господар, яким спільно дали назву CAPERS-LRD-z9, існували лише через 500 мільйонів років після Великого вибуху – моменту народження нашого Всесвіту, згідно з панівною космологічною теорією. Дослідження, що детально описує цю знахідку, було опубліковано 6 серпня у фаховому виданні «Astrophysical Journal Letters», що є одним із провідних журналів у галузі астрофізики, де публікуються важливі відкриття.
На межі технологічних можливостей
«Коли ми шукаємо чорні діри, це практично максимально далека точка, куди ми можемо зазирнути», – зазначив співавтор дослідження Ентоні Тейлор, астроном Техаського університету в Остіні. Ентоні Тейлор є дослідником, чиї роботи зосереджені на вивченні надмасивних чорних дір та їхнього впливу на еволюцію галактик. «Ми справді розширюємо межі того, що може виявити сучасна технологія». Техаський університет в Остіні — це визначний науково-дослідний заклад у Сполучених Штатах, відомий своїми новаторськими дослідженнями в різних галузях, зокрема в астрономії.
CAPERS-LRD-z9 належить до типу галактик, що отримали назву «Маленькі Червоні Крапки» (Little Red Dots). Вони так названі, оскільки, попри свої відносно невеликі розміри за космічними мірками, вони випромінюють червоне світло, яке фіксують потужні інфрачервоні датчики телескопа Вебба. Парадокс полягає в тому, що ці «Маленькі Червоні Крапки» світяться надзвичайно яскраво, що могло б свідчити про велику кількість зірок. Однак вони сформувалися на ранніх етапах розвитку Всесвіту, коли велика кількість зірок була малоймовірною, згідно з сучасними космологічними теоріями, що вивчають походження, еволюцію та великомасштабну структуру Всесвіту.
«Відкриття «Маленьких Червоних Крапок» стало великою несподіванкою, отриманою завдяки першим даним JWST, оскільки вони зовсім не були схожі на галактики, які спостерігав телескоп Габбл», — прокоментував співавтор Стівен Фінкельштейн, також астроном Техаського університету в Остіні. Стівен Фінкельштейн є одним із провідних фахівців з вивчення формування та еволюції галактик у ранньому Всесвіті. «Зараз ми активно вивчаємо їхню природу та історію формування».
Гігантська чорна діра та її вплив
Для кращого розуміння природи CAPERS-LRD-z9 та подібних «Маленьких Червоних Крапок» дослідники вивчили галактику за допомогою JWST. Команда виявила чітку структуру довжин хвиль світла, що утворюються, коли швидкорухомий газ потрапляє в чорну діру. Хоча астрономи ідентифікували кілька об’єктів, розташованих далі, ніж CAPERS-LRD-z9, які потенційно можуть бути чорними дірами, саме ця характерна структура довжин хвиль робить CAPERS-LRD-z9 найраніше підтвердженою чорною дірою на сьогодні та вказує на те, що чорні діри можуть знаходитися в центрі й інших «Маленьких Червоних Крапок».
Чорна діра в центрі CAPERS-LRD-z9 виявилася доволі масивною. Її маса приблизно у 38 мільйонів разів перевищує масу Сонця, що приблизно в 10 разів більше за масу Стрільця А* — надмасивної чорної діри, що розташована в центрі нашої галактики Чумацький Шлях. Варто зазначити, що в цій оцінці є певний діапазон похибки. Вчені також припускають, що маса цієї чорної діри становить близько 5% від загальної маси всіх зірок у її галактиці. Таке співвідношення значно перевищує те, що спостерігається в сучасних галактиках.
«Це підтверджує дедалі більше доказів того, що чорні діри на ранніх етапах зростали набагато швидше, ніж ми вважали можливим», — сказав Фінкельштейн. «Або ж вони починалися з набагато більшої маси, ніж передбачають наші моделі».
CAPERS-LRD-z9 також може допомогти пояснити, чому «Маленькі Червоні Крапки» мають червоний колір. Дослідники припускають, що щільна хмара газу, яка оточує чорну діру, може зміщувати будь-яке випромінюване світло до довших, червоніших довжин хвиль. Подальші дослідження CAPERS-LRD-z9 можуть надати ще більше інформації про чорні діри та галактики в ранньому Всесвіті, зазначають вчені у своєму дослідженні.
«Це чудовий об’єкт для нашого випробування», — додав Тейлор. «Ми не мали змоги вивчати ранню еволюцію чорних дір донедавна, і ми раді бачити, що можемо дізнатися з цього унікального об’єкта».
