После запуска космического телескопа James Webb астрономы получили возможность заглянуть в самую раннюю эпоху существования Вселенной. Одними из самых странных объектов, обнаруженных JWST, стали так называемые «маленькие красные точки» — компактные древние галактики, которые неожиданно оказались очень распространены спустя всего несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва.
Параллельно телескоп начал фиксировать огромное количество сверхмассивных черных дыр, существовавших в эпоху, когда Вселенной было меньше миллиарда лет. Именно это и поставило ученых в тупик. По существующим моделям у таких объектов просто не должно было хватить времени, чтобы вырасти до миллионов и миллиардов солнечных масс.
Новое исследование одной из «маленьких красных точек» под названием Abell2744-QSO1 может предложить неожиданное объяснение. Астрономы пришли к выводу, что сверхмассивные черные дыры в ранней Вселенной, вероятно, рождались сразу большими, а не формировались постепенно из обычных звездных черных дыр.
Объект QSO1 существовал примерно через 700 миллионов лет после Большого взрыва. Его удалось подробно изучить благодаря эффекту гравитационного линзирования: массивное скопление галактик Abell 2744 усилило и увеличило свет древнего объекта, позволив телескопу JWST увидеть детали, которые обычно были бы недоступны.
Исследователи использовали спектрограф NIRSpec для анализа движения газа внутри QSO1 и обнаружили практически идеальное кеплеровское вращение вокруг центрального объекта. Это стало первым прямым подтверждением массы сверхмассивной черной дыры в столь ранней Вселенной.
Измерения показали, что центральная черная дыра имеет массу около 50 миллионов Солнц и при этом составляет примерно две трети всей массы галактики. Для современной Вселенной такое соотношение выглядит почти невозможным: обычно масса черной дыры составляет лишь небольшую долю массы галактики-хозяина.
Именно этот результат заставил ученых пересмотреть привычную последовательность формирования космических структур. Судя по всему, в случае QSO1 сначала появилась огромная черная дыра, а уже затем вокруг нее начала формироваться сама галактика.
Авторы работы предполагают несколько сценариев происхождения таких объектов. Один из них связан с формированием так называемых «тяжелых зародышей» — гигантских облаков газа, которые коллапсировали напрямую в сверхмассивные черные дыры. Не исключается и возможность существования пока неизвестных процессов, связанных с самой ранней эпохой после Большого взрыва.
Теперь команда намерена изучить другие «маленькие красные точки», чтобы проверить, является ли QSO1 исключением или же подобный механизм был обычным явлением в молодой Вселенной. Если выводы подтвердятся, это станет одним из крупнейших пересмотров теорий формирования галактик и черных дыр за последние десятилетия.
