Редкая сверхмассивная черная дыра, обнаруженная на заре Вселенной, может свидетельствовать о том, что хищных монстров, преследующих ранний космос, было на тысячи больше, чем предполагали ученые — и астрономы не уверены, почему.
Первобытная черная дыра, масса которой примерно в 1 миллиард раз превышает массу нашего Солнца, была обнаружена в центре галактики COS-87259. Древняя галактика образовалась всего через 750 миллионов лет после Большого взрыва и была замечена радиообсерваторией Atacama Large Millimeter Array (ALMA) в Чили на крошечном участке неба размером менее чем в 10 раз больше полной Луны.
Скрытая под плащом турбулентной звездной пыли, быстро растущая черная дыра поглотила часть своего аккреционного диска с орбитальной материей, а остатки извергла в виде струи, летящей со скоростью, близкой к скорости света. Монструозная черная дыра, похоже, находится на редкой промежуточной стадии роста, где-то между пыльной, звездообразующей галактикой и огромной, ярко светящейся черной дырой, называемой квазаром.
И этот космический гигант может быть лишь одной из тысяч необъяснимо больших черных дыр, скрывающихся под облачным покровом ранней Вселенной, предполагают исследователи. Они опубликовали свое открытие 24 февраля в журнале Monthly Notices of The Royal Astronomical Society (откроется в новой вкладке) .
"Честно говоря, объяснение существования около 15 очень ранних светящихся квазаров [из того же периода времени, что и COS-87259] было большой проблемой для внегалактической астрономии, учитывая, как мало времени прошло с момента Большого взрыва для роста такой массивной черной дыры", - сказал Live Science ведущий автор исследования Райан Эндсли (откроется в новой вкладке), астроном из Техасского университета в Остине. "Если очень ранние черные дыры с миллиардной солнечной массой встречаются в тысячи раз чаще, чем мы изначально думали (что следует из нашего открытия, если только не считать, что нам невероятно повезло), то это только еще больше усугубляет проблему".
Сверхмассивная тайна
Черные дыры рождаются в результате коллапса гигантских звезд и растут, непрерывно питаясь газом, пылью, звездами и другими черными дырами в содержащих их звездообразующих галактиках. Если они вырастают достаточно большими, трение приводит к нагреванию материала, закручивающегося спиралью в пасти черных дыр, и они превращаются в квазары — выбрасывая свои газообразные коконы со взрывами света, в триллион раз более яркими, чем самые яркие звезды.
Поскольку свет распространяется с фиксированной скоростью в космическом вакууме, чем глубже ученые заглядывают во Вселенную, тем более отдаленный свет они перехватывают и тем дальше в прошлое они видят. В прошлом моделирование "космического рассвета" — эпохи, охватывающей первые миллиарды лет существования Вселенной — предполагало, что раздувающиеся облака холодного газа могли слиться в гигантские звезды, которые были обречены быстро разрушиться, образовав черные дыры. По мере роста Вселенной эти первые черные дыры могли быстро слиться с другими, чтобы породить еще более крупные сверхмассивные черные дыры по всему космосу.
Но как эти хаотические условия привели к образованию такого количества сверхмассивных черных дыр - загадка, которая углубляется возможностью того, что эти чудовища могли исчисляться тысячами, когда возраст Вселенной составлял всего 5% от ее нынешнего возраста. В одной из обзорных статей (открывается в новой вкладке) было высказано предположение, что большие, яркие квазары - самые легкие для обнаружения черные дыры, поэтому они, скорее всего, являются лишь "верхушкой айсберга" монстров, скрывающихся в молодом космосе.
Ответ на эту загадку может указать на брешь в нашем понимании формирования галактик в ранней Вселенной. 22 февраля другая группа астрономов, анализируя данные космического телескопа "Джеймс Вебб", обнаружила группу из шести галактик — возрастом от 500 до 700 миллионов лет после Большого взрыва — которые были настолько массивными, что противоречили 99% космологических моделей.
Возможное объяснение может заключаться в количестве и бешеной активности плотных облаков "звездного взрыва", в которых зародились самые ранние черные дыры. Например, в апреле 2022 года открытие другой быстро растущей, переходной черной дыры под названием GNz7q в звездно-полосатой галактике того же возраста, что и COS-87259, показало, что галактика подавала свежеиспеченные звезды в 1600 раз быстрее, чем это делает сегодня Млечный Путь. COS-87259 готовит пищу немного медленнее, в 1000 раз быстрее, чем современный Млечный Путь, однако ее черная дыра в 20 раз массивнее и ярче, чем GNz7q.
"Открытие COS-87259 и GNz7q в прошлом году было очень удивительным и заставило нас задаться вопросом, как мы можем понять смысл этого с точки зрения понимания очень раннего роста сверхмассивных черных дыр", - сказал Эндсли.
