Космічна обсерваторія «Джеймс Вебб», як і будь-який найновіший науковий інструмент, розширила межі наших знань. Її інфрачервоний телескоп зазирнув далеко вглиб Всесвіту — у часи її дитинства та юності. На величезне задоволення астрономів, вони побачили там не зовсім те, про що десятиліцями стверджували теоретики — рання Всесвіт виявився сповненим сюрпризів: від надзвичайно розвинених галактик до надмасивних чорних дір. Нове відкриття лягає в ту ж площину.
Джерело зображень: NASA
Теоретики завжди знайдуть вихід, як жартують астрономи-спостерігачі. Але без фактичного матеріалу немає підтвердження гіпотезам. Тим паче у випадку таких явищ, яким поки що немає пояснення. Зокрема, «Вебб» виявив у ранньому Всесвіті такі об’єкти, як маленькі червоні точки (LRD). Вони вперше зустрічаються лише на його знімках. Згідно з першими висновками, це надмасивні чорні діри (НМЧД), оповиті газовими хмарами, в центрах ранніх галактик. Їх пряме спостереження вважалося неможливим, а оцінки мали непрямий характер. Тим часом НМЧД на таких ранніх етапах еволюції Всесвіту могли б пролити світло на загадку їх появи у світі та відповісти на питання, що з’явилося першим у Всесвіті — галактики чи НМЧД?
Аналіз об’єкта Abell 2744-QSO1
Дві нові роботи присвячені об’єкту Abell 2744-QSO1 — одній з «маленьких червоних точок», знайдених телескопом «Вебб» у ранньому Всесвіті. Це компактне інфрачервоне джерело з червоним зміщенням z = 7,04, тобто ми бачимо його приблизно таким, яким він був через 700 мільйонів років після Великого вибуху. Об’єкт був знайдений у полі скупчення галактик Abell 2744, яке працює як гравітаційна лінза: воно підсилює світло далекого джерела і дає кілька зображень одного й того ж об’єкта. Скупчення додатково збільшує об’єкт приблизно втричі, дозволяючи краще його розглянути.
Несподівані характеристики надмасивної чорної діри
Оціночний розмір QSO1 — близько 1300 світлових років, що є вкрай мало для системи, в центрі якої знаходиться надмасивна чорна діра. Її маса становить 2/3 маси навколишньої галактики. Очевидно, вона не могла вирости до такого стану, живлячись навколишнім газом та зірками. Як ми уявляли раніше, спочатку після вибуху наднової народжується чорна діра зоряної маси. Потім вона зростає на навколишньому матеріалі і перетворюється на НМЧД лише після низки злиттів галактик, в процесі яких центральні чорні діри також зливаються в масивніший об’єкт.
До речі, чорна діра в центрі QSO1 вперше була «зважена» прямим чином, а не за лініями спектра, що є дивовижним для настільки далекого об’єкта. Завдяки спектрометрам «Вебба» вчені вивчили динаміку газу в її околицях, що дозволило визначити розподіл маси газу і більш-менш точно оцінити масу самої НМЧД, яка виявилася трохи вищою за розрахункову — 50 мільйонів сонячних мас проти очікуваних 40 мільйонів. Більш того, у спектрі газів навколо об’єкта виявлено переважно такі первинні елементи, як водень і гелій. Відсутність металів також вказала на невідповідність гіпотезі звичної для нас еволюції чорних дір — там не було вибухів наднових, з яких могла б еволюціонувати НМЧД.
Нові горизонти в астрофізиці
Все це підводить дослідників до висновку, що чорні діри могли з’являтися та розвиватися ще до зародження галактик — зовсім не так, як це уявляла собі наука. Це важливе відкриття, яке може переписати закони астрофізики, що стосуються еволюції чорних дір та пов’язаних з ними процесів у навколишньому нас світі.
Головний підсумок від ІТ-Блогу: Телескоп «Джеймс Вебб» виявив у ранньому Всесвіті надмасивні чорні діри, що існують у надзвичайно компактних галактиках. Їхні характеристики, зокрема швидкість росту та відсутність важких елементів, ставлять під сумнів усталені теорії про те, що чорні діри формуються після зіркових вибухів та еволюціонують разом з галактиками.
Оригінал статті: 3dnews.ru