Космический танец: «Джеймс Уэбб» обнаружил странные черную дыру и галактики

Ученые с помощью телескопа «Джеймс Уэбб» наблюдали драматичный космический «танец» между сверхмассивной черной дырой и двумя галактиками-спутницами. И эти наблюдения помогут астрономам лучше понять, как галактики и черные дыры формировались в ранней Вселенной, сообщает Live Science.

Обнаруженная сверхмассивная черная дыра питается окружающим материалом и питает яркий квазар. Он находится так далеко от нас, что «Джеймс Уэбб» смог рассмотреть его таким, каким он был всего спустя миллиард лет после Большого взрыва. Квазар, обозначенный PJ308-21, локализован в активном галактическом ядре скопления, которое находится в процессе слияния с двумя галактиками-спутницами.

В ходе исследования ученые не только определили, что масса черной дыры составляет два миллиарда масс Солнца, но и обнаружили, что и квазар, и галактики, которые участвуют в слиянии, высокоразвиты. И это удивительно, учитывая, что они появились, когда Вселенная еще была младенцем.

Слияние галактик, вероятно, поставляет в сверхмассивную черную дыру большое количество газа и пыли. Это и дальше будет способствовать ее росту, и будет питать PJ308-21.

«Наше исследование показывает, что как черные дыры в центре [ранних и далеких] квазаров с высоким красным смещением, так и галактики, в которых они находятся, претерпевают чрезвычайно эффективный и бурный рост уже в первый миллиард лет космической истории, чему способствует богатая галактическая среда, в которой формируются эти источники», — заявил ведущий автор исследования Роберто Декарли из Национального института астрофизики Италии (INAF).

Квазары появляются, когда сверхмассивные черные дыры с массами в миллионы и миллиарды масс Солнца, оказываются окруженными большим количеством газа и пыли. Эта материя образует сплющенное облако, называемое аккреционным диском, которое кружится вокруг черной дыры и постепенно подпитывает ее.

Огромные гравитационные силы черной дыры порождают мощные приливные силы в этом аккреционном диске, которые нагревают этот газ и пыль до температуры 67 тысяч градусов Цельсия. Это заставляет аккреционный диск излучать свет во всем электромагнитном спектре. Это излучение часто может быть ярче, чем совокупный свет каждой звезды в окружающей галактике, что делает квазары, подобные PJ308-21, одними из самых ярких объектов в космосе.

Хотя у черных дыр нет характеристик, по которым можно было бы определить, насколько они развиты, у их аккреционных дисков (и, следовательно, квазаров) они есть. Фактически, галактики могут «стареть» таким же образом.

Ранняя Вселенная была наполнена водородом с небольшим количеством гелия. Они стали основой первых звезд и галактик, но в процессе своего существования в телах этих объектов появились элементы тяжелее водорода и гелия. Их астрономы называют металлами.

Когда звезды завершили свою жизнь в мощных взрывах, эти элементы рассеялись по космосу и стали строительным материалом для новых светил.

Ученые обнаружили, что ядро PJ308-21 богато металлами, а газ и пыль вокруг него «фотоионизируются».

Ранее ученые заявили о том, что форма Вселенной может напоминать бублик. А если точнее – это может быть трехмерный тор.