Рассвет Вселенной: космический телескоп Уэбб обнаружил старейшую из когда-либо наблюдавшихся черных дыр

В результате революционного открытия астрономы обнаружили самую старую из когда-либо наблюдавшихся черных дыр, пролив свет на формирование и рост этих небесных явлений. Черная дыра, расположенная в галактике-хозяине GN-z11, датируется 400 миллионами лет после Большого взрыва, более 13 миллиардов лет назад. Это открытие бросает вызов существующим теориям о росте черных дыр и поднимает вопросы об их влиянии на окружающие галактики.

Международная группа исследователей под руководством Кембриджского университета использовала космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) для обнаружения этой древней черной дыры. Результаты исследования, опубликованные в журнале Nature, ведущий автор профессор Роберто Майолино назвал "гигантским скачком вперед".

Присутствие такой массивной черной дыры на столь ранней стадии развития Вселенной бросает вызов общепринятым представлениям об их образовании и росте. Широко распространено мнение, что сверхмассивные черные дыры, подобные тем, что находятся в центре галактик, таких как Млечный Путь, постепенно растут в течение миллиардов лет. Однако размер этой недавно обнаруженной черной дыры предполагает альтернативные варианты: либо они "рождаются большими", либо обладают беспрецедентной способностью поглощать материю.

Согласно существующим моделям, сверхмассивные черные дыры образуются из остатков мертвых звезд, которые коллапсируют, в результате чего может образоваться черная дыра, примерно в сто раз превышающая массу Солнца. Если бы эта недавно обнаруженная черная дыра росла так, как ожидалось, ей потребовался бы примерно миллиард лет, чтобы достичь наблюдаемого размера. Однако, учитывая, что на момент обнаружения черной дыры возраст Вселенной еще не составлял миллиарда лет, необходимо рассмотреть альтернативные механизмы образования.

Исследователи предполагают, что очень ранние галактики были сильно обогащены газом, что делало их обильным источником пищи для черных дыр. Профессор Майолино говорит: "Очень ранние галактики были чрезвычайно богаты газом, поэтому они были бы как шведский стол для черных дыр". Эта теория согласуется с наблюдением, что молодая черная дыра поглощает материю со скоростью, в пять раз превышающей возможную ранее.

Галактика-хозяин, GN-z11, излучает мощное свечение из-за энергичной черной дыры в ее ядре. Хотя черные дыры нельзя наблюдать напрямую, их присутствие можно определить по светимости окружающего их вихревого аккреционного диска. Газ внутри этого диска сильно нагревается и излучает энергию в ультрафиолетовом диапазоне, что позволяет астрономам идентифицировать черные дыры.

GN-z11, несмотря на то, что она примерно в сто раз меньше Млечного Пути, скорее всего, страдает от пагубного влияния своей черной дыры. Когда черные дыры потребляют чрезмерное количество газа, они создают сверхбыстрый ветер, который выталкивает газ. Этот процесс может препятствовать звездообразованию и постепенно убивать галактику. Парадоксально, но этот процесс также отрезает черную дыру от источника питания, что в конечном итоге приводит к ее гибели.

Последствия этого открытия далеко идущие и требуют дальнейшего изучения. Оно бросает вызов нашему пониманию формирования и роста черных дыр, побуждая ученых к поиску альтернативных механизмов. Кроме того, оно подчеркивает сложную взаимосвязь между черными дырами и галактиками-хозяевами, показывая, как эти космические образования могут формировать и даже разрушать сами системы, в которых они обитают.