Смотря далеко в пространство и время, две группы ученых, используя космический телескоп NASA по имени James Webb, провели исследование яркой галактики GN-z11, существовавшей 13,8 миллиардов лет назад, всего через 430 миллионов лет после Большого взрыва. Изначально обнаруженная при помощи космического телескопа Hubble, эта галактика, одна из самых молодых и самых далеких, вызывает вопросы у ученых своей яркостью. Теперь GN-z11 начинает раскрывать свои тайны.
Группа, работающая с JWST, обнаружила первые явные признаки существования центральной сверхмассивной черной дыры в галактике, активно поглощающей окружающий материал. Это открытие делает GN-z11 самой далекой известной активной сверхмассивной черной дырой на сегодняшний день.
Главный исследователь Роберто Майолино из Кавендишской лаборатории и Института космологии Кавли при Кембриджском университете в Великобритании, объяснил:
Мы обнаружили очень плотный газ, обычный для областей вокруг активных сверхмассивных черных дыр, которые поглощают газ. Это первые явные признаки наличия черной дыры в GN-z11, поглощающей материю.
Кроме того, используя JWST, команда обнаружила признаки ионизированных химических элементов, обычно связанных с активностью сверхмассивных черных дыр, а также мощный ветер, выбрасываемый галактикой. Эти высокоскоростные ветры обычно вызываются процессами аккреции в сверхмассивных черных дырах.
Камера ближнего инфракрасного диапазона Webb обнаружила компоненты, связанные с галактикой, а также компактный источник света, цвет которого соответствует цвету аккреционного диска вокруг черной дыры.
Вместе эти данные указывают на то, что в GN-z11 находится сверхмассивная черная дыра массой 2 миллиона солнечных масс, находящаяся в активной фазе поглощения материи, что и объясняет ее яркость. Другая группа под руководством Майолино использовала инструмент NIRSpec на телескопе Webb для обнаружения гелиевого облака в гало GN-z11.
Отсутствие в галактике элементов, кроме гелия, указывает на то, что это облако должно быть практически неприкосновенным. Это соответствует предположениям теории и моделям, согласно которым в галактиках этого периода должны сохраняться облака первичного газа, из которых в дальнейшем могут образовываться звездные скопления популяции III.
Поиск первичных звезд популяции III, первого поколения звезд, образовавшихся в основном из водорода и гелия, является ключевой задачей в современной астрофизике. Ожидается, что эти звезды будут очень массивными, яркими и горячими, с признаками ионизированного гелия и отсутствием химических элементов, кроме гелия.
Исследование первичного газа в гало GN-z11 было принято для публикации в журнале Astronomy & Astrophysicals. Результаты исследования черной дыры GN-z11 были опубликованы в журнале Nature. Эти данные были получены в рамках проекта JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES) - совместной работы команд NIRCam и NIRSpec.