Космический телескоп «Джеймс Уэбб» помогает раскрывать раннюю эволюцию чёрных дыр во Вселенной. Недавние исследования с использованием наблюдений этого космического телескопа привели к открытию десятков молодых квазаров, которые возникли всего в первый миллиард лет существования Вселенной. Квазары, являющиеся сверхмассивными чёрными дырами, обладают колоссальной массой, достигая миллионов, а иногда миллиардов масс Солнца. Они способны питать звездообразование и влиять на эволюцию галактик. Почти в каждой галактике есть сверхмассивная чёрная дыра.

Голубой квазар в ранней Вселенной в представлении художника. Источник: S. Munro / CC BY 4.0

Одним из ключевых аспектов исследования было изучение светимости и размера чёрных дыр. Очень удалённые квазары, которые в настоящее время кажутся нам тусклыми, представляют особый интерес для учёных. При помощи данных, полученных благодаря нескольким обзорам неба, команда исследователей определила 350 компактных галактик с красным смещением больше z=6. Исследование объектов с красным смещением больше z = 6 позволяет учёным изучать ранние этапы развития Вселенной, когда она была ещё молода и только начинала формироваться. Эти объекты представляют особый интерес, поскольку они помогают расширить понимание эволюции галактик и сверхмассивных чёрных дыр. Они сформировались, когда Вселенной было менее одного миллиарда лет.

Из этих 350 галактик 64 оказались с квазарами. Это указывает на наличие в них активной сверхмассивной чёрной дыры. Сравнивая светимость и красное смещение, учёные определили массу чёрных дыр и их возраст. Хотя выборка из 64 галактик невелика, её оказалось достаточно для проведения симуляций, которые помогли определить, как развивались эти чёрные дыры.

Исследователи обнаружили, что ранние сверхмассивные чёрные дыры были для своих галактик и имели массу до 10 миллионов солнечных масс, в то время как галактическая масса составляет всего несколько миллиардов солнц. Это соотношение выше, чем у локальной Вселенной, что предполагает, что чёрные дыры формируются достаточно рано, когда их галактика мала, а не когда галактика растёт и эволюционирует. Это поддерживает модель прямого коллапса сверхмассивных чёрных дыр, вместо их роста путём слияния более маленьких чёрных дыр.

Авторы отмечают, что в их данных есть некоторая наблюдательная предубежденность: из-за ограничений наблюдений с большей вероятностью заметны более яркие и, следовательно, более массивные ранние чёрные дыры. Тем не менее, новые, более глубокие обзоры неба позволят получить больше данных и более детально изучить ранние чёрные дыры. 

На данный момент известно всего несколько десятков ранних сверхмассивных чёрных дыр, но когда их количество достигнет сотен, учёные смогут лучше понять разнообразие источников галактических чёрных дыр.

Подробнее на iXBT