Космический детектив: откуда взялись черные дыры в молодой Вселенной?

Телескоп Джеймс Уэбб (JWST) представил уникальные изображения, показывающие свет звезд из двух огромных галактик с активно растущими черными дырами (квазарами), возникших менее миллиарда лет после Большого взрыва.

Опубликованное в журнале Nature исследование указывает, что массы этих черных дыр близки к миллиарду солнечных масс, а массы галактик-хозяек почти в сто раз больше — соотношение, аналогичное тому, что мы видим в более молодой Вселенной. Сочетание телескопов Subaru и JWST открыло новые возможности для изучения далекой Вселенной.

Возникновение таких массивных черных дыр в далекой Вселенной вызвало больше вопросов, чем ответов. Как эти черные дыры могли достичь таких размеров, когда Вселенная была еще молода? Еще более загадочным остается вопрос о соотношении между массой сверхмассивных черных дыр и гораздо большими галактиками, в которых они находятся.

Международная команда ученых под руководством исследователя из Института физики и математики Вселенной Кавли (Kavli IPMU) Хухенга Динга и профессора Джона Сильвермана пыталась найти ответы на эти вопросы с помощью телескопа Джеймса Уэбба (JWST), запущенного в декабре 2021 года.

За несколько месяцев после начала работы JWST, команда ученых наблюдала два квазара, HSC J2236+0032 и HSC J2255+0251, когда Вселенной было примерно 860 миллионов лет. Эти квазары были обнаружены в рамках глубокой программы обзора 8,2-метрового телескопа Subaru на горе Маунакеа на Гавайях.

Изучение изображений подтвердило, что галактики-хозяйки квазаров являются массивными — их масса составляет 130 и 34 миллиарда солнечных масс соответственно. Черные дыры внутри них также внушительны, их масса равна 1,4 и 0,2 миллиарда солнечных масс. Данное соотношение массы черной дыры к массе галактики-хозяйки совпадает с тем, что наблюдается в более молодой Вселенной, что подтверждает предположение о существовании такого соотношения уже 860 миллионов лет после Большого взрыва.

Команда исследователей, включая Динга, Сильвермана и Оноуэ, продолжит свое исследование, используя наблюдения JWST, чтобы детальнее изучить галактику-хозяйку J2236+0032.