RW Space

Мерцание, мерцающее сквозь пропасть времени и пространства, — это самая ранняя черная дыра, которую мы когда-либо видели.

Обнаруженный свет Команда под руководством астрофизика Роберто Майолино из Кембриджского университета — это пламя, испускаемое родительской галактикой черной дыры, когда она неумолимо приближается к горизонту событий. Появившись всего через 400 миллионов лет после Большого взрыва, черная дыра уже имеет массу — примерно в 1,6 миллиона раз больше массы Солнца.

Это открытие, похоже, подтверждает прямую гипотезу. модель коллапса формирования сверхмассивной черной дыры в ранней Вселенной, а не долгий и медленный процесс аккреции из чего-то массой большой звезды.

«Во Вселенной еще очень рано видеть черную дыру. массивны, поэтому нам нужно рассмотреть другие способы их образования», — говорит Майолино.

«Очень ранние галактики были чрезвычайно богаты газом, поэтому они были бы своего рода буфетом для черных дыр».

Галактику, о которой идет речь, мы уже видели раньше. Ее назвали GN-z11, и она была идентифицирована несколько лет назад по наблюдениям Хаббла как самая ранняя галактика, которую мы видели во Вселенной – ее свет путешествовал 13,4 миллиарда лет, чтобы достичь нас (Большой взрыв произошел около 13,8 миллиарда лет назад). Этот рекорд с тех пор был побит наблюдениями с космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST), но GN-z11 далек от завершения.

JWST был запущен после открытия GN-z11 и предлагает беспрецедентный уровень чувствительности. с помощью которого можно рассмотреть далекую Вселенную. Поэтому Майолино и его команда использовали новый космический телескоп, чтобы получить гораздо более детальный взгляд на GN-z11, чем Хаббл мог предоставить, чтобы увидеть, что может скрываться в сердце далекой галактики.

Наблюдения JWST зафиксировали спектр галактики, который исследователи выделили в подробном анализе, чтобы увидеть, как образуется свет от GN-z11. А в спектре они обнаружили признаки аккреции – процесса, в ходе которого черные дыры пожирают материю.

Как известно, черные дыры сами по себе не производят свет. В определенной близости к центру черной дыры, известной как горизонт событий, гравитация становится настолько сильной, что свет не успевает преодолеть ее притяжение. Но за пределами горизонта событий материя кружится и кружится в экстремальных условиях вокруг черной дыры, образуя диск, питающий ее.

Этот аккреционный диск буквально сияет светом, нагреваясь под действием гравитации и трения, чтобы доминировать над светом своей родительской галактики. Это, как обнаружили исследователи, является источником света, освещающего GN-z11.

На самом деле, черная дыра питается с такой высокой скоростью, что, вероятно, поглотит молодую галактику: по мере ее питания , черная дыра начинает испускать мощные ядерные ветры, которые в конечном итоге сдуют весь звездообразующий газ в галактике, в результате чего неподвижный объект мирно дрейфует в космосе, образуя очень мало новых звезд.

GN- По мнению исследователей, z11 — очень маленькая галактика, примерно в 100 раз меньше Млечного Пути. Учитывая скорость, с которой черная дыра питается, газу не понадобится много времени, чтобы унестись в межгалактическое пространство. В процессе это прекратит рост черной дыры, поскольку она сдувает любой материал, который может использовать в качестве «еды».

Размер черная дыра слишком массивна, чтобы образоваться из чего-то размером со звезду за 400 миллионов лет после Большого взрыва; но в этом отношении он может присоединиться к клубу. Астрономы полагают, что в ранней Вселенной черные дыры могли образоваться непосредственно в результате гравитационного коллапса огромных сгустков материи.

Кроме того, поскольку все галактики, похоже, имеют в центре черную дыру, разумно предположить, что что любые более ранние галактики, обнаруженные с помощью JWST, также будут иметь их.

Но GN-z11 является самой ранней из подтвержденных и измеренных на заре Вселенной, во время, известное как Эпоха реионизации. До этой эпохи пространство было непрозрачным; только когда материя стала реионизированной, пространство стало прозрачным, и свет смог свободно течь.

Один из острых вопросов космологии — источник ионизирующего излучения. GN-z11 предполагает, что чёрные дыры сыграли свою роль.

«GN-z11 является первой из таких сверхсветящихся галактик [в ранней Вселенной], которая была подтверждена спектроскопически и для которой был проведен такой подробный спектроскопический анализ. было возможным», — пишут исследователи в своей статье.

«Сценарий с активным галактическим ядром, выявленный в результате нашего анализа, дает естественное объяснение исключительной светимости GN-z11. Если это представитель более широкого класса светящихся галактик, открытых [в ранней Вселенной] JWST, то это значительно облегчит напряженность в моделях и симуляциях и может указывать на более сильную роль активных галактических ядер в реионизации Вселенной».

Исследование опубликовано в журнале Nature.