RW Space

Объект, скрывающийся в туманном рассвете Вселенной, преподнес астрономам большой сюрприз.

Наблюдения, полученные с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба, выявили активную сверхмассивную черную дыру, масса которой в 9 миллионов раз превышает массу Солнца. Она активно растет, поглощая материю из окружающего ее пространства.

Спустя всего 570 миллионов лет после Большого взрыва это самая ранняя обнаруженная растущая сверхмассивная черная дыра, хотя ученые надеются, что она победит. t остается рекордсменом надолго.

Черная дыра была обнаружена внутри одной из самых ранних когда-либо обнаруженных галактик, ранее известной как EGSY8p7 и позже переименованной в CEERS 1019. span>Его открытие может помочь с одной из самых больших головоломок ранней Вселенной: как черные дыры в Космическом Рассвете выросли до таких больших размеров за такое короткое время. времени.

В специальном выпуске журнала Астрофизический журнал.

«Мы нашли самые далекое активное галактическое ядро ​​(АЯГ) и самая далекая и самая ранняя черная дыра, которую мы когда-либо находили», — сказал Ларсон ScienceAlert.

Ларсон был изначально смотрит на CEERS 1019 в рамках своей работы по изучению света, возникающего при формировании звезд в очень ранней Вселенной.

Считается, что этот свет, называемый Лайман-альфа-излучением, возникает в результате ионизации нейтрального водорода в результате звездообразования. . Ранняя Вселенная была заполнена туманом нейтрального водорода, препятствовавшим распространению света; только после того, как этот водород был ионизирован, свет мог течь свободно.

Эта Эпоха Реионизации, как известно, не полностью понял. Мы знаем, что это произошло в первый миллиард лет после Большого Взрыва 13,8 миллиарда лет назад, но заглянуть так далеко в раннюю Вселенную действительно сложно. CEERS 1019 и несколько других сверхранних галактик — отличные объекты для этого исследования, потому что они относительно яркие.

галактика была идентифицирована в данных Хаббла в 2015 году и в то время была самой ранней и самой далекой из наблюдаемых галактик.

Последующие наблюдения подтвердили его существование, но более подробная информация оставалась недоступной: самый ранний свет во Вселенной сместился настолько далеко в инфракрасную часть спектра из-за расширения Вселенной, что для их исследования необходим мощный специализированный инфракрасный прибор, такой как JWST.

Итак, когда появился JWST, CEERS 1019 — самый яркий галактик Хаббла той эпохи – была очевидной целью. Телескоп наблюдал за галактикой всего один час со всеми четырьмя инструментами, но вернул огромное количество данных.

» В тот момент, когда я подумал: «Вау, посмотрите на все, что мы можем увидеть с помощью JWST, мы видели всю эту часть спектра этой галактики — и любые галактики на ранних этапах Вселенной — которых мы никогда раньше не видели». Ларсон рассказал ScienceAlert.

«Я был просто ошеломлен количеством информации».

Но затем Ларсон заметила то, чего совсем не ожидала. В дополнение к свету звездообразования была широкая эмиссионная особенность, обычно связанная с АЯГ. Когда она упомянула об этом некоторым исследователям AGN, все стало интереснее.

Обычно галактики в ранней Вселенной излучают либо свет от АЯГ, либо свет от звездообразования. Увидеть и то, и другое в одной галактике было крайне неожиданно.

«Я был так же удивлен, как и всем», — сказал Ларсон.

«У нас был целый спор в течение нескольких недель о том, какой из них должен быть, он должен быть либо одно, либо другое. А оказывается, и то, и другое. Существует некоторое влияние, которое черная дыра оказывает на линии излучения, которые мы видим, но большая часть света, который мы видим на наших изображениях, по-прежнему доминирует над звездой. -является частью галактики.»

Существовала сверхмассивная черная дыра более 13,2 миллиарда лет назад, и рост которого был замечен, не так уж удивителен, как может показаться.

В ранней Вселенной были обнаружены гораздо более крупные черные дыры; J1342+0928 , галактика-квазар, обнаруженная через 690 миллионов лет после Большого взрыва, имеет сверхмассивную черную дыру с тактовой частотой 800 миллионов Солнц. Черная дыра в J0313-1806 через 670 миллионов лет после Большого взрыва измерялась в 1,6 миллиарда Солнц.

В обоих этих квазарах преобладает излучение AGN. Ларсон и ее коллеги считают, что CEERS 1019, по-видимому, представляет собой промежуточный этап: точка между более поздними, более крупными галактиками, в которых доминирует АЯГ, и тем, как эти галактики и их черные дыры начали формироваться в первую очередь.

«Мы не знали и до сих пор не знаем, как черные дыры в этих галактиках стали такими массивными, что на раннем этапе Вселенной «, — сказал Ларсон.

«Итак, то, что мы нашли, может быть прародителем или тем, что выросло в эти невероятно массивные квазары.»

Глядя на сверхмассивную черную дыру в CEERS 1019, исследователи считают, что объект образовался в результате коллапса массивного объекта , например, одна из первых звезд во Вселенной.

Эти звезды были намного больше, чем звезды, которые мы видим сегодня. , поэтому черная дыра от такого коллапса имела бы фору на пути к тому, чтобы стать сверхмассивной.

Но она все равно бы нужно немного подтолкнуть. Это могло произойти в форме периодической суперэддингтоновской аккреции. Предел Эддингтона — это максимальная устойчивая скорость, с которой могут расти черные дыры. Материал закручивается вокруг черной дыры в диске, попадая в черную дыру, как вода в канализацию.

Выше предела Эддингтона материал движется так быстро, что вместо того, чтобы кружить вокруг черной дыры, он улетает в космос. Аккреция суперэддингтона возможна только в течение коротких периодов времени; но, согласно моделированию команды, это могло быть возможно во вспышках, которые помогли вырасти черной дыре в центре CEERS 1019.

«Мы не привыкли видеть так много структуры в изображения на таких расстояниях», — говорит член команды CEERS и астроном Джейхан Карталтепе из Рочестерского технологического института в Нью-Йорке.

«Слияние галактик может быть частично ответственно за подпитку активности в черной дыре этой галактики, и это также может привести к усилению звездообразования.»

Но лучший способ узнать о них больше — найти больше промежуточных галактик, и это выглядит чрезвычайно достижимо.

Как отмечает Ларсон, результаты были получены всего за один час наблюдений. Ожидается, что по-настоящему глубокие наблюдения откроют более далекие и даже более тусклые галактики, которые, наконец, помогут нам понять, как родилась и выросла Вселенная.

«Я не думаю, что мой рекорд продержится долго», — сказал Ларсон. «И я надеюсь, что это не так, потому что я думаю, что это более захватывающе, что мы начинаем отвечать на эти вопросы».

Открытие было опубликовано в специальном выпуске Астрофизический журнал.

Предыдущая версия этой статьи было опубликовано в марте 2023 г.