JWST обнаружил самое отдаленное слияние черных дыр

На расстоянии 13 миллиардов световых лет через залив пространства и времени мы только что увидели самое отдаленное из когда-либо обнаруженных слияний черных дыр.

С помощью JWST международная группа астрономов исследовала обнаружил две сверхмассивные черные дыры и сопровождающие их галактики, сошедшиеся вместе в колоссальном космическом столкновении всего через 740 миллионов лет после Большого взрыва.

Это открытие может стать подсказкой, которая поможет нам понять, где находятся сверхмассивные черные дыры. откуда произошли и как они стали такими большими на столь раннем этапе истории Вселенной.

«Наши результаты показывают, что слияние является важным путем, по которому черные дыры могут быстро расти, даже на космическом рассвете», — говорит астроном Ханна Юблер из Кембриджского университета в Великобритании.

«Вместе с другими открытиями Уэбба об активных массивных черных дырах в далекой Вселенной наши результаты также показывают, что массивные черные дыры формируют эволюцию галактик с самого начала.»

Черные дыры полны загадок, и одна из самых увлекательных — происхождение самых больших. Меньшие, примерно в 65 раз превышающие массу Солнца, можно объяснить вспышкой сверхновой и коллапсом ядра массивных звезд; чуть более крупные можно объяснить столкновениями и слияниями этих коллапсирующих звездных ядер.

Сверхмассивные черные дыры, масса которых в миллионы или миллиарды раз превышает массу Солнца, теоретически также могут расти таким же образом, в результате череды иерархические столкновения между все большими и большими черными дырами, но этот процесс должен занять довольно много времени.

Одна из проблем заключается в том, что мы видели очень большие черные дыры в начале Вселенной, слишком рано, чтобы они могли у них было время вырасти по этому медленному пути.

Возможное решение состоит в том, что первоначальные «семена», из которых образовались черные дыры, изначально были огромными. Но даже если это так (что выглядит все более вероятным), вполне вероятно, что столкновения и слияния сыграли свою роль в увеличении этих черных дыр до еще больших размеров.

Одна из миссий JWST — помочь нам выяснить, как Вселенная сформировалась после Большого взрыва, используя свои мощные инфракрасные возможности, чтобы заглянуть в Космический рассвет (первый миллиард лет после того, как Вселенная возникла) с самым высоким на сегодняшний день разрешением. И одна из вещей, которые конкретно ищут астрономы и космологи, — это сверхмассивные черные дыры.

Во время одного из своих исследований он обнаружил пару галактик, находящихся на пути к столкновению, — систему, теперь известную как ZS7. В центре каждой галактики находится сверхмассивная черная дыра. Обе черные дыры активно растут, и в результате этого процесса пыль и газ, клубящиеся вокруг них, сверкают светом.

«Мы нашли доказательства существования очень плотного газа с быстрыми движениями в окрестностях черной дыры. а также горячий и сильно ионизированный газ, освещенный энергетическим излучением, обычно производимым черными дырами в периоды их аккреции», — говорит Юблер.

«Благодаря беспрецедентной четкости своих возможностей визуализации Уэбб также позволил нашей команде чтобы пространственно разделить две черные дыры».

Исследователям удалось определить, что одна из черных дыр имеет массу около 50 миллионов солнечных масс. Другая менее поддавалась измерению, поскольку газ и пыль вокруг нее были невероятно плотными, но, вероятно, имели аналогичную массу.

Мы видели и другие подобные сливающиеся системы позже во Вселенной; на самом деле, слияния считаются довольно важной частью роста галактики. Но обнаружение такого раннего слияния показывает, что модель, включающая в себя как слияния, так и более крупные зародыши черных дыр, действительно очень правдоподобна.

Считается, что такие огромные слияния производят постоянный гул резонирующих гравитационных волн. по всей Вселенной.

Длины волн этого гула слишком велики, чтобы их можно было обнаружить с помощью современных гравитационно-волновых инструментов (хотя мы, возможно, обнаружили его с помощью пульсаров), но, выявив продолжающиеся слияния в разные космологические эпохи, ученые могут лучше оценить скорость, с которой они происходят, и их вклад во Вселенский гул.

«Наши наблюдения предоставляют четкие и убедительные доказательства того, что массивная черная дыра участвует в слиянии с другой галактикой, вероятно, вмещая в себя еще одну аккрецирующую черную дыру. дыра с z = 7,15, всего через 740 миллионов лет после Большого взрыва», — пишут исследователи.

«В целом, наши результаты, похоже, подтверждают сценарий неизбежного массивного слияния черных дыр в ранней Вселенной. подчеркивая это как дополнительный важный канал раннего роста черных дыр. Вместе с другими недавними открытиями в литературе это позволяет предположить, что слияние массивных черных дыр в далекой Вселенной является обычным явлением».

Исследование было опубликовано в Ежемесячных уведомлениях Королевского астрономического общества

. эм>.