«Джеймс Уэбб» нашел рекордно далекую активную галактику

Инфракрасный космический телескоп «Джеймс Уэбб» отыскал рекордно далекое активное галактическое ядро, которое существовало спустя 570 миллионов лет после Большого Взрыва. Оно находится в массивной галактике, активно образующей звезды, чье излучение сильно ионизирует внутригалактическую среду. Препринт работы опубликован на сайте arXiv.org.

Одним из основных периодов эволюции Вселенной является Эпоха Реионизации, когда возникали первые звезды и галактики, ионизировавшие нейтральный водород. Однако до сих пор плохо понятно, когда именно начался этот процесс, как долго он длился и каков вклад разных источников излучения в ионизацию водорода. Одним из таких источников излучения считаются квазары, однако здесь возникает другая проблема — трудно объяснить теоретически появление ярких квазаров при значениях красного смещения более 6, в которых сверхмассивные черные дыры должны были очень активно набирать массу за относительно короткое время.

Группа астрономов во главе с Ребеккой Ларсон (Rebecca L. Larson) из Техасского университета в Остине сообщила об открытии первой аккрецирующей сверхмассивной черной дыры при z более 8, которая находится в галактике CEERS-1019, ранее обнаруженной телескопом «Хаббл» и обсерваторией Кека. Новые наблюдения за ней велись при помощи инструментов NIRSpec, NIRCam, MIRI и WFSS обсерватории «Джеймс Уэбб» в рамках программы CEERS (Cosmic Evolution Early Release Science).

Красное смещение CEERS-1019 составляет 8,679, что означает, что галактика существовала, когда возраст Вселенной составлял 570 миллионов лет. Масса черной дыры в ней оценивается в 106,95 мас Солнца. Галактика-хозяин черной дыры массивна (звездная масса 109,5 масс Солнца), активно образует звезды (скорость звездообразования 30 масс Солнца в год), а газ в ней беден металлами, плотный и сильно ионизированный.

Положение CEERS-1019 на диаграмме «Масса сверхмассивной черной дыры—красное смещение галактик-хозяина»
Rebecca L. Larson et al. / arXiv, 2023

Ученые пришли к выводу, что такую сверхмассивную черную дыру трудно объяснить моделью, где в роли зародыша выступает черная дыра звездной массы, так как это требует эпизодов сверхэддингтоновской аккреции. Более массивный (104–6 масс Солнца) зародыш может быть получен из черных дыр прямого коллапса, образовавшихся при