RW Space

Где-то в будущем будет финишная черта марафона в понимании сверхмассивных черных дыр (СМЧД).

Мы не можем сказать, насколько мы близки и каковы будут окончательные результаты. Но астрофизики продолжают идти вперед, уверенные, что с каждым проходящим ориентиром конец приближается.

Работая с JWST, исследователи теперь обнаружили СМЧД с 50 миллионами солнечных масс, которая, по-видимому, предшествует своей родительской галактике.

Это открытие бросает прямой вызов тому, что мы думали, что знаем о СМЧД.

Астрофизики понимали или думали, что поняли, что рост СМЧД происходит примерно так: массивная звезда в галактике в конце своей жизни коллапсирует в черную дыру.

Эта черная дыра звездной массы растет за счет аккреции окружающего материала и слияния с другими черными дырами звездной массы, которые делают то же самое.

Галактики также сливаются, заставляя свои черные дыры сливаться с ними. В конце концов, этот процесс создает большие галактики с сверхмассивными черными дырами, которые могут иметь миллиарды солнечных масс.

Все еще оставалось загадкой, как маленькие черные дыры звездной массы могут стать семенами для гораздо более массивных сверхмассивных черных дыр, но основной процесс был изложен в общих чертах.

По крайней мере, так считалось.

Но теперь, когда JWST обнаружил сверхмассивную черную дыру, которая, по-видимому, предшествует ее галактике, новые вопросы требуют ответов.

» Это замечательное открытие, это смена парадигмы, полный пересмотр классических сценариев формирования и роста черных дыр». — Роберто Майолино, Институт Кавли.

Об открытии представлены две новые статьи. Один из них — «Прямое измерение массы черной дыры в маленькой красной точке при большом красном смещении», опубликованный в журнале Nature. Ведущий автор — Игнас Юоджбалис из Института космологии Кавли при Кембриджском университете в Великобритании.

Другой — «Черная дыра в почти нетронутой галактике через 700 млн лет после Большого взрыва», опубликованный в Ежемесячных уведомлениях Королевского астрономического общества. Ведущий автор — Роберто Майолино, также из Института Кавли в Кембридже. Ведущие авторы обеих статей также являются соавторами другой статьи.

«Это замечательное открытие», — сказал Майолино в пресс-релизе.

«Это смена парадигмы, полный пересмотр классических сценариев формирования и роста черных дыр».

Это открытие основано на наблюдениях Abell2744-QSO1, прототипа Маленькая красная точка (LRD) всего через 700 миллионов лет после Большого взрыва.

Несмотря на свой небольшой размер (всего 1300 световых лет в поперечнике), LRD доступна для детальных наблюдений.

Это потому, что она гравитационно линзирована скоплением галактик Abell 2744, также известным как скопление Пандоры. Линзирование одновременно увеличивает QS01 и утрояет ее.

Первоначальные наблюдения до этой работы показали, что QS01 представляла собой не более чем облако газа с СМЧД массой 40 миллионов солнечных.

Измерение ее массы не было точным, поскольку астрономы не привыкли находить такие массивные СМЧД на столь ранних этапах существования Вселенной.

«До сих пор все измерения массы черных дыр в Ранняя Вселенная была косвенной, основанной на предположениях, основанных на том, что мы знаем о ней в локальной Вселенной. Мы не знали, действительно ли эти предположения применимы к далекой Вселенной», — сказал соавтор Франческо Д’Эудженио, также из Кембриджского университета.

Если СМЧД была такой массивной, то она должна была измеримым образом влиять на окружающий газ.

Исследователи использовали интегрированный полевой блок на NIRSpec JWST, чтобы определить Гравитационное воздействие СМЧД на окружающий газ и составить карту различных элементов, присутствующих в нем.

Измерения показали, что масса СМЧД составляла 50 миллионов солнечных масс, что на 10 миллионов больше, чем предполагалось. Измерения также выявили кое-что еще: СМЧД составляет огромную часть массы галактики, чего мы не видим в галактиках локальной Вселенной.

«QSO1 находится на несколько порядков выше локальных масштабных соотношений и примерно на 1 dex более массивен, чем даже самые экстремальные источники, обнаруженные JWST», — пишут авторы в первой статье.

«Большинству моделей сложно объяснить такую химически неразвитую систему, в которой находится ЧД, которая уже настолько массивна», — объясняют авторы во второй статье.

По теме: «Кристаллы» пространства-времени могут схлопываться в крошечные черные дыры, Wild Paper Объясняет

«Это феноменальный результат», — сказал Майолино.

«Это первое прямое измерение массы черной дыры в течение первого миллиарда лет после Большого взрыва, и оно согласуется с предыдущими измерениями».

Хотя новые измерения показывают, что она имеет 50 миллионов солнечных масс, а не 40 миллионов, это существенно не меняет выводы JWST о массивных сверхмассивных черных дырах на столь раннем этапе Вселенная.

Но это доказывает, что черные дыры не растут так упорядоченно и иерархически, как думали астрофизики.

Эта статья была первоначально опубликована в журнале Universe Today. Прочтите оригинал статьи.