Как астрономы нашли самую древнюю черную дыру во Вселенной с помощью двух космических телескопов NASA

Во Вселенной есть тайны, которые не поддаются наблюдению невооруженным взглядом. Одна из них — черные дыры, которые так сильно притягивают все вокруг себя, что даже свет не может из них выбраться. Но среди них есть особые — сверхмассивные черные дыры, которые весят миллионы и миллиарды солнц. Они сидят в центрах галактик и пожирают все, что попадает им под руку, при этом извергая мощные потоки рентгеновского излучения.

Как же такие гиганты появились во Вселенной? И как их можно обнаружить? На эти вопросы пытаются ответить астрономы, которые сделали удивительное открытие. Они нашли самую далекую сверхмассивную черную дыру, которую когда-либо видели в рентгеновских лучах. Эта черная дыра находится в галактике UHZ1, которая расположена от нас на 13,2 миллиарда световых лет. Это значит, что мы видим ее такой, какой она была почти в самом начале Вселенной, когда Вселенной было всего 3% от ее нынешнего возраста.

Для того, чтобы увидеть эту древнюю черную дыру, астрономы использовали два космических телескопа NASA: Чандру и Уэбба. Телескоп Чандра специализируется на регистрации рентгеновского излучения от горячего газа вокруг черной дыры, а телескоп Уэбба — на обнаружении инфракрасного излучения от звезд в галактике. Кроме того, астрономы воспользовались эффектом гравитационного линзирования, когда свет от далекого объекта усиливается и искривляется гравитацией более близкого объекта. В данном случае роль линзы играло скопление галактик Abell 2744, расположенное на расстоянии 3,5 миллиарда световых лет от Земли.

Это открытие важно для понимания того, как некоторые сверхмассивные черные дыры могут достигать огромных масс вскоре после Большого взрыва. Существуют две основные гипотезы об их происхождении. По одной из них, сверхмассивные черные дыры образуются непосредственно из коллапса огромных облаков газа, создавая черные дыры, масса которых составляет от 10 000 до 100 000 солнечных масс. По другой гипотезе, сверхмассивные черные дыры образуются из взрывов первых звезд, создавая черные дыры, масса которых составляет от 10 до 100 солнечных масс.

Черная дыра в галактике UHZ1 имеет массу, сопоставимую с массой ее хозяйской галактики, что указывает на то, что она находится на раннем этапе роста. Это может свидетельствовать о том, что она образовалась из прямого коллапса газа, а не из взрыва звезды. Таким образом, эта черная дыра может быть примером того, как появились некоторые из первых сверхмассивных черных дыр во Вселенной.

Это открытие также демонстрирует потенциал совместного использования телескопов Чандра и Уэбба для изучения самых далеких и темных объектов во Вселенной. Телескоп Уэбба был запущен в космос в конце 2022 года и стал самым мощным инфракрасным телескопом в истории. Телескоп Чандра работает с 1999 года и является одним из самых чувствительных рентгеновских телескопов. Вместе они могут открыть новые горизонты в астрономии.