Можливо, астрономи виявили найвіддаленішу та найдавнішу надмасивну чорну діру, яку коли-небудь спостерігали, розташовану в галактиці GHZ2. Це відкриття, засноване на даних космічного телескопа Джеймса Вебба (JWST), дозволяє побачити Всесвіт таким, яким він був лише через 350 мільйонів років після Великого вибуху. Результати, які наразі доступні як препринт на arXiv, проходять рецензування.
Проблема раннього утворення чорних дір
Існування такої масивної чорної діри на такому ранньому етапі історії Всесвіту створює серйозний виклик для сучасних космологічних моделей. Чорні діри зазвичай ростуть протягом мільярдів років, але GHZ2 припускає, що деякі з них, можливо, утворилися та швидко розширювалися набагато швидше, ніж вважалося раніше. Вчені сперечаються, чи утворилися ці ранні чорні діри як «легке насіння» — швидко зростаючи з менших мас — чи як «важке насіння» — починаючи з уже значного розміру. Швидкість, з якою чорна діра GHZ2 досягла своєї маси, ставить під сумнів існуючі теорії еволюції галактик.
Як JWST виявив аномалію
Спектрограф ближнього інфрачервоного діапазону та інструмент середнього інфрачервоного діапазону JWST зіграли вирішальну роль у відкритті GHZ2. Ці інструменти вловлюють світло, розтягнуте розширенням Всесвіту, що дозволяє астрономам ефективно спостерігати за галактикою в її зародковому стані. Ключовий доказ походить від інтенсивних «ліній випромінювання» в спектрі GHZ2 — яскравих смуг світла, що вказують на високоенергетичні процеси.
Зокрема, виявлення сильної емісійної лінії C IV λ1548, що представляє тричі іонізований вуглець, чітко вказує на наявність активного галактичного ядра (AGN) або надмасивної чорної діри, яка активно поглинає матерію. Величезну енергію, необхідну для видалення трьох електронів з атомів вуглецю, неможливо пояснити лише зоряними процесами.
Змішані сигнали та триваючі дослідження
Хоча докази вказують на AGN, GHZ2 не демонструє всіх типових ознак активно споживаних чорних дір. Ця складність свідчить про змішану систему: галактику можуть рухати як зірки, так і AGN, або зореутворення в GHZ2 принципово відрізняється від того, що спостерігається в локальному Всесвіті.
Зараз дослідники вдосконалюють свої моделі, щоб врахувати цю унікальну комбінацію. Подальші спостереження JWST з вищою роздільною здатністю в поєднанні з даними великої міліметрової/субміліметрової астрономії Atacama Array будуть критично важливі для підтвердження активності AGN і виявлення справжньої природи GHZ2.
Відкриття GHZ2 — це не просто ще одна чорна діра. Це змушує вчених переглянути, як швидко можуть утворюватися надмасивні чорні діри в ранньому Всесвіті та чи потребують істотного перегляду існуючі моделі галактичної еволюції.
