Ученые обнаружили черную дыру, которая нарушает законы астрофизики

Её инфракрасный телескоп заглянул далеко вглубь Вселенной — во времена её детства и юности. К огромному удовольствию астрономов, они увидели там не совсем то, о чем десятилетиями твердили теоретики — ранняя Вселенная оказалась полна сюрпризов от чрезвычайно развитых галактик до сверхмассивных чёрных дыр. Новое открытие ложится в ту же колоду, сообщает 3DNews.

Теоретики всегда выкрутятся, как шутят практикующие астрономы-наблюдатели. Но без фактуры нет подтверждения гипотезам. Тем более в случае таких явлений, которым пока нет объяснения. В частности, «Уэбб» обнаружил в ранней Вселенной такие объекты, как маленькие красные точки (LRD). Они впервые встречаются только на его снимках. Согласно первым выводам, это окутанные газовыми облаками сверхмассивные черные дыры (СМЧД) в центрах ранних галактик. Их прямое наблюдение считалось невозможным, а оценки носили косвенный характер. Между тем СМЧД на таких ранних этапах эволюции Вселенной могли бы пролить свет на загадку их появления в мире и ответить на вопрос, что было первым во Вселенной — галактики или СМЧД?

Две новые работы посвящены объекту Abell 2744-QSO1 — одной из «маленьких красных точек», найденных телескопом «Уэбб» в ранней Вселенной. Это компактный инфракрасный источник с красным смещением z = 7,04, то есть мы видим его примерно таким, каким он был через 700 млн лет после Большого взрыва. Объект был найден в поле скопления галактик Abell 2744, которое работает как гравитационная линза: оно усиливает свет далёкого источника и даёт несколько изображений одного и того же объекта. Скопление дополнительно увеличивает объект примерно в три раза, позволяя лучше его рассмотреть.

Оценочный размер QSO1 — порядка 1300 световых лет, что крайне мало для системы, в центре которой находится сверхмассивная черная дыра. Ее масса составляет 2/3 массы окружающей дыру галактики. Очевидно, она не могла вырасти до такого состояния, питаясь окружающим газом и звёздами. Как мы представляли себе раньше, сначала после взрыва сверхновой рождается черная дыра звездной массы. Затем она растет на окружающем материале и превращается в СМЧД только после ряда слияний галактик, в процессе которых центральные чёрные дыры также сливаются в более массивный объект.

Кстати, черная дыра в центре QSO1 впервые была «взвешена» прямым образом, а не по линиям спектра, что удивительно для столь далекого объекта. Благодаря спектрометрам «Уэбба» учёные изучили динамику газа в ее окрестностях, что позволило определить распределение массы газа и более-менее точно оценить массу самой СМЧД, которая оказалась чуть выше расчетной — 50 млн солнечных масс против ожидаемых 40 млн. Более того, в спектре газов вокруг объекта обнаружены в основном такие первичные элементы, как водород и гелий. Отсутствие металлов также указало на несоответствие гипотезе привычной для нас эволюции черных дыр — там не было взрывов сверхновых, из которых могла бы эволюционировать СМЧД.

Все это подводит исследователей к выводу, что черные дыры могли появляться и развиваться ещё до зарождения галактик — совсем не так, как это представляла себе наука. Это важное открытие, которое может переписать законы астрофизики, касающиеся эволюции чёрных дыр и связанных с ними процессов в окружающем нас мире.