Джеймс Уэбб обнаружил множество маломассивных черных дыр в ранней Вселенной
Международная команда ученых во главе с Софией Джерис из Кембриджского университета обнаружила, что во Вселенной, которая существовала вскоре после Большого взрыва, было гораздо больше черных дыр небольших размеров, чем предполагалось ранее. Эта находка ставит под сомнение прежние представления о том, что в формировании галактик играли ключевую роль только сверхмассивные черные дыры.
Телескоп JWST, запущенный в 2021 году, уже предоставил астрономам несколько масштабных наборов данных. На этот раз ученые обратились к третьему выпуску данных из обзора JADES (JWST Advanced Deep Extragalactic Survey), в котором содержится информация о более чем 4000 спектрах, включая 2375 объектов с определенными красными смещениями. Красное смещение позволяет определить, насколько далеко объект находится не только в пространстве, но и во времени —, а значит, заглянуть в ранние стадии существования Вселенной.
Ученые искали слабые активные галактические ядра (AGN) — черные дыры, которые активно поглощают материю в центре галактик, но при этом настолько тусклые, что раньше их было невозможно обнаружить. Для этого команда исключила из анализа уже известные яркие AGN, чтобы они не затмевали менее активные. Затем ученые наложили друг на друга множество спектральных изображений галактик, сгруппированных по определенным признакам, в том числе, по уровню яркости и количеству звезд, чтобы усилить сигнал слабых объектов.
Особое внимание было уделено спектральной линии Hα — ее наличие говорит о том, что черная дыра активно поглощает газ и пыль. После исключения других возможных источников этого сигнала — сверхновых или мощных звездных ветров — специалисты получили убедительные доказательства существования тусклых AGN, которые раньше попросту оставались незамеченными. И что особенно важно — большинство этих черных дыр оказались значительно меньшими по массе, чем те, что фиксировались в предыдущих исследованиях. Их масса составляла всего около миллиона солнечных, что делает их карликами по сравнению с известными сверхмассивными черными дырами.
Это открытие помогает объяснить одну из загадок, которая давно волнует астрономов: почему ранее найденные черные дыры в молодой Вселенной казались непропорционально крупными по отношению к своим галактикам. Новые данные указывают на то, что более типичный путь эволюции может заключаться не в том, что сначала формируется массивная черная дыра, а в том, что сначала появляется сама галактика, а уже затем, в ее центре, начинает расти черная дыра. То есть галактики могли существовать с «незаметными» черными дырами, которые лишь со временем становились активными и наращивали свою массу.
Результаты работы подтверждают, что JWST справляется со своей миссией — раскрывать тайны формирования структуры Вселенной во времена ее младенчества. И это лишь начало: будущие релизы данных обещают еще больше открытий, которые помогут составить более полную картину рождения и эволюции галактик.
