Телескоп Джеймс Уэбб обнаружил самое отдаленное слияние черных дыр

Международная группа астрономов использовала космический телескоп Джеймс Уэбб, чтобы найти доказательства продолжающегося слияния двух галактик и их массивных черных дыр, когда Вселенной было всего 740 миллионов лет. Открытие знаменует собой самое отдаленное обнаружение слияния черных дыр, когда-либо полученное, и первый случай, когда это явление было обнаружено на столь ранней стадии развития Вселенной.

Астрономы обнаружили сверхмассивные черные дыры с массами в миллионы и миллиарды раз больше солнечной в большинстве массивных галактик локальной Вселенной, в том числе в нашей галактике Млечный Путь. Эти черные дыры, вероятно, оказали серьезное влияние на эволюцию галактик, в которых они находятся. Однако ученые до сих пор не до конца понимают, как эти объекты стали такими массивными. Обнаружение гигантских черных дыр, уже существовавших в первый миллиард лет после Большого взрыва, указывает на то, что такой рост должен был произойти очень быстро и очень рано. Теперь космический телескоп Джеймс Уэбб проливает новый свет на рост черных дыр в ранней Вселенной.

Новые наблюдения предоставили доказательства продолжающегося слияния двух галактик и их массивных черных дыр, когда Вселенной было всего 740 миллионов лет. Система известна как ZS7.

Массивные черные дыры, активно аккрецирующие материю, обладают отличительными спектрографическими особенностями, которые позволяют астрономам идентифицировать их. Для очень далеких галактик, подобных тем, которые рассматриваются в этом исследовании, эти сигнатуры недоступны с Земли, и их можно увидеть только с помощью Уэбба.

Астрономы обнаружили, что масса одной из двух черных дыр в 50 миллионов раз превышает массу Солнца. «Масса другой черной дыры, вероятно, аналогична, хотя ее гораздо сложнее измерить, потому что эта вторая черная дыра похоронена в плотном газе», — объяснил член команды Роберто Майолино из Кембриджского университета.

«Наши результаты показывают, что слияние — это важный путь, следуя по которому черные дыры могут быстро расти, даже на космическом рассвете», — объяснили ученые. «Вместе с другими открытиями Уэбба об активных массивных черных дырах в далекой Вселенной наши результаты также показывают, что массивные черные дыры с самого начала определяли эволюцию галактик».

Исследователи отмечает, что как только две черные дыры сольются, они начнут генерировать гравитационные волны. Подобные события можно будет обнаружить с помощью следующего поколения обсерваторий гравитационных волн, таких как предстоящая миссия лазерной интерферометрической космической антенны (LISA), которая недавно была одобрена Европейским космическим агентством и станет первой космической обсерваторией, посвященной изучению гравитационных волн.

«Результаты Уэбба говорят нам, что более легкие системы, которые можно будет обнаруживать с помощью LISA, должны встречаться гораздо чаще, чем предполагалось ранее», — говорит ведущий научный сотрудник проекта LISA Нора Лютцгендорф из ЕКА.

Это открытие было сделано в результате наблюдений, проведенных в рамках программы «Galaxy Assembly» с помощью прибора NIRSpec. Недавно команда ученых получила награду за участие в новой масштабной программе в рамках третьего цикла наблюдений Уэбба, направленной на детальное изучение взаимосвязи между массивными черными дырами и галактиками-хозяевами в течение первого миллиарда лет. Важным компонентом этой программы будет систематический поиск и характеристика слияний черных дыр. Эта работа позволит определить скорость, с которой происходило слияние черных дыр в ранние космические эпохи, и оценить роль слияний в раннем росте черных дыр.