Астрономы получили изображение, которое демонстрирует самую отдаленную черную дыру, обнаруженную с использованием рентгеновских лучей, что может пролить свет на процесс формирования ранних сверхмассивных черных дыр во Вселенной. Открытие было совершено с помощью рентгеновской обсерватории NASA Chandra и инфракрасных данных космического телескопа JWST.
Эта экстремально отдаленная черная дыра расположена в галактике UHZ1, направленной в сторону скопления галактик Abell 2744. Скопление галактик находится на расстоянии примерно 3,5 миллиарда световых лет от Земли. Однако данные от JWST указывают на то, что UHZ1 находится намного дальше, чем Abell 2744, на расстоянии около 13,2 миллиарда световых лет. Эта дальность позволила обнаружить UHZ1 на момент, когда Вселенная имела всего 3% от своего текущего возраста.
Исследователи, проводившие более двух недель наблюдений с использованием Chandra, смогли обнаружить рентгеновское излучение от UHZ1, что является характерным признаком роста сверхмассивной черной дыры в центре галактики. Рентгеновский сигнал был очень слабым, и "Чандра" смогла его обнаружить только благодаря эффекту гравитационного линзирования, который усилил сигнал в четыре раза.
Это открытие имеет важное значение для понимания того, как некоторые сверхмассивные черные дыры, содержащие до миллиарда солнечных масс и находящиеся в центрах галактик, могут достичь огромных размеров вскоре после Большого Взрыва. Были ли они сформированы в результате коллапса массивных газовых облаков, создавая черные дыры массой от десяти до ста тысяч солнц? Или возникли они из-за взрывов первых звезд, формирующих черные дыры массой всего от десяти до ста солнц?
Астрономы предоставили убедительные доказательства того, что недавно обнаруженная черная дыра в UHZ1 сформировалась с большой массой. По их оценкам, масса этой черной дыры составляет от 10 до 100 миллионов солнечных масс, опираясь на интенсивность и энергию рентгеновского излучения. Этот диапазон масс соответствует диапазону масс всех звезд в галактике, в которой она находится, и это отличается от черных дыр в центрах галактик соседней Вселенной, которые обычно имеют лишь около десятой части массы звезд родительской галактики.
Большая масса черной дыры в ранней эпохе, а также характеристики рентгеновского излучения и яркость галактики, обнаруженные JWST, соответствуют теоретическим предсказаниям 2017 года о "переизбыточной черной дыре", которая образовалась непосредственно из коллапса огромного газового облака.
Исследователи планируют использовать эти и другие результаты, полученные с помощью JWST и других телескопов, для создания более полной картины ранней истории Вселенной. Эта статья с результатами исследования опубликована в журнале Nature Astronomy. Авторами являются ученые из разных институтов и университетов.
