У ранньому Всесвіті виявлено чорні діри, що занадто великі для своїх галактик
Астрофізики виявили у ранньому Всесвіті надмасивні чорні діри, які порушують усталений взаємозв'язок між своєю та зоряною масою галактик: чорні діри занадто великі, і це вказує на дещо важливе про походження цих об'єктів.
Вони використовували дані від космічного телескопа Джеймса Вебба (JWST) щодо 21 надзвичайно далеких галактик. Світло від них попрямувало до нас від 12 до 13,2 мільярда років тому, розповідають тут.
У сучасному Всесвіті, серед поряд розташованих галактик, співвідношення між надмасивною чорною дірою та всіма зорями в галактиці становить 1 до 1 000. Але у досліджуваних галактиках співвідношення сягає 1 до 100, 1 до 10 та навіть 1 до 1.
"Ми дізналися, що далекі молоді галактики порушують співвідношення між масою чорної діри й масою зір, яке дуже добре встановлене в близьких, зрілих галактиках: ці первісні чорні діри, безсумнівно, надмасивні відносно зоряного населення своїх господарів", - вказує один з авторів дослідження Роберто Майоліно, професор Кембридзького університету (Великобританія).
Він додав, що JWST надалі дозволить точно визначити, як утворилися перші надмасивні чорні діри, знайшовши ті, що перебувають ще далі та є меншими за вже знайдені до цього часу, та які, за прогнозами дослідників, будуть досить численними.
Серед астрофізиків поширено вважати, що існує два сценарії утворення надмасивних чорних дір. За першим, "легкого насіння", вони утворюються з надзвичайно масивних зір, які у 100-1000 разів перевищують масу Сонця. Натомість сценарій "важкого насіння" припускає, що величезні хмари газу, з яких формуються ці зорі, безпосередньо сформували масивні чорні діри, маса яких у 10 000-100 000 разів перевищує сонячну.
Це дослідження свідчить про вірність другого сценарію, оскільки, за даними симуляцій та теоретичних розрахунків, своєчасному формуванню дуже ранніх надмасивних чорних дір могла сприяти набагато вища стартова маса.
Але залишається відкритим питанням те, як галактики формувалися далі та еволюціонували навколо первісного насіння чорних дір.
"Протягом космічного часу ми знаємо, що відношення маси зір до маси чорної діри [у центрі галактики] поступово наближається до локального співвідношення 1000 до 1, характерного для сучасного Всесвіту. Це відбувається, коли чорна діра та її галактична система еволюціонують разом, зливаючись з іншими галактиками та утворюючи легіони зірок", - каже провідний автор дослідження Фабіо Пакуччі, науковий співробітник Гарвардсько-Смітсонівського Центру астрофізики (CfA).
"Ми все ще працюємо над тим, щоб зазирнути у всесвіт достатньо глибоко, щоб зрозуміти, як все це почалося", - додав він.
Дослідження опубліковане в журналі The Astrophysical Journal Letters і було представлене на 243-му засіданні Американського астрономічного товариства.