Международная группа астрономов, в которую входят исследователи из Университетского колледжа Лондона, обнаружила и «взвесила» самую далекую и почти невидимую «спящую» черную дыру

Исследование выявило «спящую» черную дыру в центре галактики MRG-M0138, расположенной на расстоянии более 10 миллиардов световых лет от нас. Это самая далекая из обнаруженных «спящих» черных дыр, она в 15 раз дальше предыдущей рекордсменки.

Масса черной дыры примерно в 6 миллиардов раз превышает массу Солнца. Мы наблюдаем ее в тот момент, когда Вселенной было всего около 3 миллиардов лет, то есть примерно четверть от ее нынешнего возраста. Это позволяет получить беспрецедентно подробные сведения о черных дырах в ранней Вселенной.

Чтобы это выяснить, команда использовала данные космического телескопа «Джеймс Уэбб» NASA, чтобы отследить движение звезд, вращающихся вокруг невидимой черной дыры, и измерить ее массу. Хотя этот метод, известный как звездная динамика, уже применялся для измерения массы спящих черных дыр в галактиках, расположенных гораздо ближе к Земле, впервые его использовали для измерения массы черной дыры, находящейся на таком большом (космическом) расстоянии.

Старший автор исследования, профессор Ричард Эллис (факультет физики и астрономии Университетского колледжа Лондона), сказал: «Определение того, как звезды движутся в ядре этой далекой галактики, позволило нам измерить массу сверхмассивной черной дыры, которую иначе было бы невозможно обнаружить».

«Продемонстрировав возможность применения этого метода для изучения галактик в ранней Вселенной, мы теперь можем провести более полный анализ того, как черные дыры развиваются с течением времени, и определить их роль в эволюции галактик.»

Измерение невидимой черной дыры

Хотя сами черные дыры не излучают свет, падающий в них газообразный материал может испускать большое количество радиации. Такие «активные ядра галактик» иногда называют квазарами, и их легко обнаружить, поскольку это одни из самых ярких объектов в космосе.

Однако сверхмассивная черная дыра в галактике MRG-M0138 бездействует. Поскольку в нее не попадает газообразный материал, о ее существовании можно судить только по движению близлежащих звезд.

Команда смогла обнаружить черную дыру и точно измерить ее массу, наблюдая за коллективным движением звезд вокруг нее. Скорость их движения и различия в движении звезд, расположенных близко к черной дыре и дальше от нее, позволили исследователям точно рассчитать массу черной дыры в центре.

Этот метод похож на тот, что использовался для измерения массы черной дыры в центре нашей галактики — Млечного Пути — и нескольких других близлежащих галактик, но впервые его применили к объекту на таком большом расстоянии. Ранее самая далекая галактика, которую исследовали с помощью этого метода, находилась на расстоянии всего 700 миллионов световых лет.

Обычно движение звезд в такой далекой галактике невозможно наблюдать, но ученые решили эту проблему, воспользовавшись естественным космическим увеличительным стеклом, известным как гравитационное линзирование.

Гравитационное воздействие другой галактики, расположенной прямо между MRG-M0138 и Землей, искривляет свет вокруг нее, фокусируя изображение на заднем плане и увеличивая его в 30 раз. Благодаря этому исследователи смогли восстановить внутренние детали далекой галактики с гораздо более высоким разрешением, чем это было бы возможно в обычных условиях.

Ведущий автор исследования, доктор Эндрю Ньюман из Института Карнеги в Пасадене, штат Калифорния, сказал: «Объединив данные JWST с методом гравитационного линзирования, мы смогли заглянуть в сферу влияния черной дыры, где ее гравитация увеличивает скорость движения звезд. Это один из лучших методов определения массы черной дыры, поэтому мы были рады применить его к гораздо более раннему периоду космической истории».

Ранее было обнаружено всего несколько спящих черных дыр такого размера, но все они находились гораздо ближе к нам.

Заглянем в раннюю Вселенную

Это открытие дает новые сведения о том, как черные дыры и галактики формировались вместе в ранней Вселенной. В локальных галактиках прослеживается тесная взаимосвязь между их массой и массой центральных черных дыр, но для полного понимания этой взаимосвязи необходимы данные о более ранних периодах существования как активных, так и неактивных сверхмассивных черных дыр.

Исследователи обнаружили, что не только сама черная дыра находится в спящем состоянии, но и окружающая ее галактика также инертна и больше не формирует новые звезды. Вероятно, в прошлом в MRG-M0138 находился яркий квазар.

Исследователи предполагают, что, когда черная дыра только сформировалась и начала быстро расти, выделяемая ею энергия сжигала или выбрасывала в космос свободно перемещающийся газ в галактике, который необходим для формирования новых звезд.

Команда исследователей ожидает, что дополнительные наблюдения с помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб» и других космических телескопов позволят обнаружить гораздо больше «спящих» черных дыр из ранней Вселенной. Это даст новое представление об их роли в прекращении звездообразования, а также о том, как «спящие» черные дыры могут снова активизироваться, когда в них начинает поступать большое количество вещества.

На изображении:

Очищенная версия изображения 1 с высоким разрешением. Источник: NASA/JWST

Телеграм: t.me/ainewsline

Источник: vk.com

Комментарии: