Космический левиафан в центре галактики: обнаружена черная дыра массой в 6 миллиардов Солнц

Международная группа астрономов под руководством профессора Ричарда Эллиса обнаружила самую далекую из известных спящих сверхмассивных черных дыр. Объект массой около 6 миллиардов солнечных масс находится в центре галактики MRG-M0138 на расстоянии более 10 миллиардов световых лет от Земли. Результаты этого исследования, которое позволяет по-новому взглянуть на эволюцию черных дыр в ранней Вселенной, были опубликованы в журнале Science.

Астрономам давно известно, что в центре большинства крупных галактик скрываются гигантские черные дыры. Однако большинство из них пребывают в «спящем» состоянии, они не поглощают активно окружающий газ и вещество, а значит, не излучают мощного свечения, которое обычно выдает присутствие таких объектов. Обнаружить неактивную черную дыру чрезвычайно трудно, особенно если речь идет о космологических расстояниях. Именно поэтому открытие международной команды ученых стало настоящим прорывом.

Объектом изучения стала галактика MRG-M0138, расположенная так далеко, что мы видим ее такой, какой она была, когда возраст Вселенной составлял всего около 3 миллиардов лет, это примерно четверть от ее нынешнего возраста. Предыдущий рекорд дальности для подобных «спящих чудовищ» был в 15 раз меньше. Ученые использовали уникальную комбинацию двух мощных инструментов: космического телескопа Джеймс Уэбб (JWST) и естественного явления, известного как гравитационное линзирование.

Гравитационное линзирование возникает, когда массивный объект, например другая галактика, оказывается точно на линии между наблюдателем и удаленным источником. Ее гравитационное поле искривляет и усиливает свет фоновой галактики, действуя как гигантская увеличительная линза. В данном случае эффект линзирования позволил увеличить изображение MRG-M0138 примерно в 30 раз, что дало ученым возможность разглядеть детали, которые в противном случае были бы навсегда скрыты от самых мощных телескопов.

Для измерения массы черной дыры команда применила метод звездной динамики. Этот подход хорошо зарекомендовал себя при изучении ближайших галактик, включая Млечный Путь. Суть метода заключается в наблюдении за скоростью и характером движения звезд под влиянием невидимого гравитационного центра. Звезды, расположенные ближе к черной дыре, движутся быстрее, чем их удаленные соседи. Фиксируя эти тонкие различия с помощью спектроскопических данных JWST, ученые смогли не только подтвердить наличие «невидимки» в центре галактики, но и с высокой точностью рассчитать ее массу, которая оказалась колоссальной — 6 миллиардов масс Солнца.

Это первый случай, когда метод звездной динамики был успешно применен к объекту на столь огромном, космологическом расстоянии. Ранее самая далекая галактика, изученная таким способом, находилась всего в 700 миллионах световых лет от нас, что почти в 15 раз ближе.

Особый интерес для науки представляет не только факт обнаружения, но и состояние как самой черной дыры, так и ее родительской галактики. Исследователи выяснили, что MRG-M0138 находится в инертном состоянии: она больше не производит новые звезды. Ученые связывают это с бурным прошлым черной дыры.

Вероятно, в ранние эпохи она была активным ядром галактики — квазаром, ярко сияющим во время стремительного поглощения вещества. Высвобождаемая при этом колоссальная энергия могла разогнать или выжечь свободный газ в галактике, лишив ее «строительного материала» для формирования новых звезд. Таким образом, перед нами застывший космический «снимок» процесса, который помог астрономам увидеть, как сверхмассивные черные дыры могут останавливать звездообразование в целых галактиках.

В итоге работа демонстрирует, что спящие сверхмассивные черные дыры можно изучать в самой ранней Вселенной, используя комбинацию гравитационного линзирования и возможностей телескопа Джеймс Уэбб. Это открытие не только устанавливает новый рекорд дальности, но и предоставляет критически важные данные о том, как росли и взаимодействовали черные дыры и их галактики в первые миллиарды лет после Большого взрыва, открывая путь для систематического поиска подобных «спящих гигантов» в далеком космосе.

Присоединяйтесь к нам в соцсетях