Астрономы с помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб» (JWST) обнаружили сверхмассивную черную дыру в уникальном месте. Она находится в центре системы, известной как галактика «Бесконечность», свет от которой шел до Земли примерно 8 миллиардов лет. Своей формой, напоминающей знак бесконечности, система обязана столкновению и слиянию двух отдельных галактик.
Ключевая особенность открытия, сделанного два года назад и недавно подтвержденного новыми данными JWST, заключается в расположении черной дыры. Объект массой в один миллион раз больше массы Солнца находится не в центре одной из исходных галактик, как это обычно бывает, а в области пространства непосредственно между ними.
Рагадипика Пуча, астроном из Университета Юты в Солт-Лейк-Сити, и ее коллеги выдвинули гипотезу, что черная дыра родилась в результате этого хаотичного галактического слияния. Согласно их теории, столкновение двух галактик привело к сжатию огромного количества межзвездного газа в единое, чрезвычайно плотное облако.
Этот газовый сгусток оказался слишком турбулентным для запуска процесса звездообразования. Формирование звезд требует, чтобы газ был «очень спокойным», но условия в зоне столкновения были иными. Высокая турбулентность помешала газу охладиться и фрагментироваться на отдельные звезды.
Вместо этого, как предполагают ученые, массивное и нестабильное газовое облако сколлапсировало целиком под действием собственной гравитации. Этот процесс, известный как «сценарий прямого коллапса», привел к образованию сразу сверхмассивной черной дыры, минуя стадию формирования звезд или звездного скопления.
Существование черной дыры и окружающего ее газового облака было подтверждено не только новыми данными с JWST, но и другими наблюдениями. Были зафиксированы характерные выбросы рентгеновских лучей и радиоволн, а также свет, указывающий на наличие атомов, лишенных части своих электронов, что является признаком высокоэнергетического процесса. Эти данные свидетельствуют о наличии горячего аккреционного диска, вращающегося вокруг черной дыры и подпитывающего ее.
Данное открытие имеет огромное значение для астрофизики. Происхождение сверхмассивных черных дыр до сих пор остается одной из главных загадок. Согласно доминирующей теории, они постепенно растут из более мелких черных дыр, сливающихся на протяжении миллиардов лет.
Однако телескоп «Джеймс Уэбб» и другие обсерватории обнаружили гигантские черные дыры, которые существовали слишком рано в истории Вселенной. Их огромная масса не может быть объяснена медленным процессом слияния. Наблюдение в галактике «Бесконечность» предоставляет лучшее на сегодняшний день прямое доказательство в пользу «сценария прямого коллапса».
Эта теория, которую Питер ван Доккум из Йельского университета назвал «очень спорной», может объяснить быстрое появление сверхмассивных черных дыр в ранней Вселенной. Результаты исследования были опубликованы 20 июля в журнале Astrophysical Journal Letters.
Следующим шагом для исследовательской группы станет создание компьютерных симуляций. Моделирование поможет проверить, действительно ли столкновения галактик способны сжимать газ таким образом, чтобы он коллапсировал напрямую в сверхмассивную черную дыру, обходя процесс формирования звезд.
Изображение носит иллюстративный характер
Ключевая особенность открытия, сделанного два года назад и недавно подтвержденного новыми данными JWST, заключается в расположении черной дыры. Объект массой в один миллион раз больше массы Солнца находится не в центре одной из исходных галактик, как это обычно бывает, а в области пространства непосредственно между ними.
Рагадипика Пуча, астроном из Университета Юты в Солт-Лейк-Сити, и ее коллеги выдвинули гипотезу, что черная дыра родилась в результате этого хаотичного галактического слияния. Согласно их теории, столкновение двух галактик привело к сжатию огромного количества межзвездного газа в единое, чрезвычайно плотное облако.
Этот газовый сгусток оказался слишком турбулентным для запуска процесса звездообразования. Формирование звезд требует, чтобы газ был «очень спокойным», но условия в зоне столкновения были иными. Высокая турбулентность помешала газу охладиться и фрагментироваться на отдельные звезды.
Вместо этого, как предполагают ученые, массивное и нестабильное газовое облако сколлапсировало целиком под действием собственной гравитации. Этот процесс, известный как «сценарий прямого коллапса», привел к образованию сразу сверхмассивной черной дыры, минуя стадию формирования звезд или звездного скопления.
Существование черной дыры и окружающего ее газового облака было подтверждено не только новыми данными с JWST, но и другими наблюдениями. Были зафиксированы характерные выбросы рентгеновских лучей и радиоволн, а также свет, указывающий на наличие атомов, лишенных части своих электронов, что является признаком высокоэнергетического процесса. Эти данные свидетельствуют о наличии горячего аккреционного диска, вращающегося вокруг черной дыры и подпитывающего ее.
Данное открытие имеет огромное значение для астрофизики. Происхождение сверхмассивных черных дыр до сих пор остается одной из главных загадок. Согласно доминирующей теории, они постепенно растут из более мелких черных дыр, сливающихся на протяжении миллиардов лет.
Однако телескоп «Джеймс Уэбб» и другие обсерватории обнаружили гигантские черные дыры, которые существовали слишком рано в истории Вселенной. Их огромная масса не может быть объяснена медленным процессом слияния. Наблюдение в галактике «Бесконечность» предоставляет лучшее на сегодняшний день прямое доказательство в пользу «сценария прямого коллапса».
Эта теория, которую Питер ван Доккум из Йельского университета назвал «очень спорной», может объяснить быстрое появление сверхмассивных черных дыр в ранней Вселенной. Результаты исследования были опубликованы 20 июля в журнале Astrophysical Journal Letters.
Следующим шагом для исследовательской группы станет создание компьютерных симуляций. Моделирование поможет проверить, действительно ли столкновения галактик способны сжимать газ таким образом, чтобы он коллапсировал напрямую в сверхмассивную черную дыру, обходя процесс формирования звезд.
