Астрономы нашли редкую быстро растущую сверхмассивную черную дыру

В ходе наблюдений за галактикой CANUCS-LRD-z8.6 с использованием космической обсерватории «Джеймс Уэбб» астрономы обнаружили в её центре быстрорастущую сверхмассивную чёрную дыру. Её масса оказалась рекордной для периода, который наступил всего через 500 миллионов лет после Большого взрыва. Механизм формирования сверхмассивных чёрных дыр в эпоху реионизации, которая началась через 400–800 миллионов лет после возникновения Вселенной, до сих пор остаётся загадкой для учёных. Предполагается, что они увеличивались за счёт неконтролируемого поглощения вещества, и этот процесс мог проходить в два этапа. Международная команда учёных под руководством Роберты Триподи из Университета Любляны наблюдала за галактикой CANUCS-LRD-z8.6 в рамках программы CANUCS. Целью программы является изучение ранней Вселенной с помощью «Джеймса Уэбба». Свет от этой галактики шёл до Земли 13,3 миллиарда лет. Масса центральной чёрной дыры в ней более чем в 25 раз превысила прогнозы моделей и составила свыше 100 миллионов масс Солнца. Исследование, результаты которого были опубликованы в журнале Nature Communications, показало, что скорость образования звёзд в CANUCS-LRD-z8.6, которая в тысячи раз меньше Млечного Пути, достигает примерно 50 масс Солнца в год. Это очень высокий показатель для столь юной и компактной системы. Анализ спектра выявил признаки активности ядра галактики, которые нельзя объяснить только звездообразованием. Температура газа в галактике достигает около 39 700 градусов Цельсия, а уровень металличности (содержание элементов тяжелее гелия) составляет менее 10–20% от солнечного. Это указывает на то, что звёзды в CANUCS-LRD-z8.6 только начали обогащать космическое пространство металлами, и галактика сохранила первозданный химический состав эпохи реионизации. Учёные связывают быстрое формирование сверхмассивной чёрной дыры с особыми условиями: вероятно, она возникла в результате прямого коллапса гигантского газового облака, а не гибели массивной звезды. Такие объекты, по расчётам, могли поглощать вещество со скоростью, превышающей предел Эддингтона — максимально устойчивую скорость «питания» чёрной дыры. Открытие этой древней и необычной галактики подтверждает гипотезу о том, что чёрные дыры в ранней Вселенной развивались быстрее своих галактик. Они формировались и набирали массу до того, как вокруг них возникали звёздные системы. По мнению авторов исследования, именно такие объекты могли стать «зародышами» самых массивных квазаров и чёрных дыр во Вселенной.