Космическият телескоп "Джеймс Уеб" откри най-ранната известна черна дупка във Вселената, а астрономите смятат, че в младия космос може да е имало още по-ранни такива.
Космическият телескоп "Джеймс Уеб" (JWST), чиито мощни камери му позволяват да надникне назад във времето до най-ранните етапи на Вселената, откри свръхмасивна черна дупка, чиято маса е 10 милиона пъти по-голяма от тази на Слънцето, в центъра на млада галактика, образувана само 570 милиона години след началото на Вселената.
Космическото чудовище може да е само една от безбройните черни дупки, които са се разраствали до все по-големи размери по време на космическата зора - периодът, започващ около 100 милиона години след Големия взрив. Астрономите не знаят защо е имало толкова много такива черни дупки и как са станали толкова големи.
Изследователите, последната черна дупка, са публикували своите открития на 15 март в сървъра за препринти arXiv, но изследването все още не е рецензирано.
"Това е първата, която откриваме при такова червено преместване [момент от време след Големия взрив], но би трябвало да има много такива", разказва пред Live Science водещият автор на изследването Ребека Ларсън (Rebecca Larson), астрофизик от Тексаския университет в Остин. "Очакваме, че тази черна дупка не се е формирала току-така, така че би трябвало да има повече такива, които са по-млади и са съществували по-рано във Вселената. Тепърва започваме да изучаваме този период от космическата история по този начин с JWST и се вълнувам, че ще открием още такива".
Черните дупки се раждат от колапса на гигантски звезди и растат, непрекъснато поглъщайки газ, прах, звезди и други черни дупки. При някои от лакомите разкъсвания на пространство-времето триенето кара спираловидно движещия се към техната паст материал да се нагрява и излъчва светлина, която може да бъде засечена от телескопите - превръщат се в така наречените активни галактични ядра. Най-екстремните активни галактични ядра са квазарите - свръхмасивни черни дупки, които са милиарди пъти по-масивни от Слънцето и изхвърлят газообразните си пашкули със светлинни взривове, трилиони пъти по-ярки от най-ярките звезди.
Тъй като светлината се движи с фиксирана скорост през вакуума на пространството, колкото по-дълбоко надникват учените във Вселената, толкова по-далечна светлина прихващат и толкова по-назад във времето виждат. За да забележат черната дупка, астрономите са сканирали небето с две инфрачервени камери - средно-инфрачервения инструмент (MIRI) и близко-инфрачервената камера на JWST - и са използвали вградените в камерите спектрографи, за да разложат светлината на съставните ѝ честоти.
Деконструирайки тези слаби проблясъци, изпратени от най-ранните години на Вселената, откриват неочакван скок сред честотите, съдържащи се в светлината - ключов знак, че горещата материя около черна дупка е излъчвала слаби следи от радиация във Вселената.
Как черните дупки са се образували толкова внезапно в нашия млад космос, остава загадка. Астрономите продължават да издирват още по-млади, хипотетични първични черни дупки, които са се появили много скоро след Големия взрив или, според някои теории, дори преди него. Но засега те остават неуловими.
Съществуват две водещи теории за това как толкова много черни дупки са се появили толкова бързо след Големия взрив: че те са останки от гигантски звезди, които са се формирали много по-бързо от познатите ни днес, или че огромни облаци от невероятно плътен газ са колапсирали внезапно, за да образуват всепоглъщащите сингулярности в пространство-времето.
"Методът на директния колапс би трябвало да започне с по-голямо количество материя в галактиката, която директно да се срине в черна дупка", посочва Ларсън. "Това е по-малко вероятно, но би отнело по-малко време, а в момента, в който го наблюдавахме, не е имало толкова много време".
По-вероятно е това да е т.нар. звезда от популация III - категория хипотетични звезди, които са първите, съществували някога във Вселената, и са били съставени само от водород и хелий - която се е взривила и е оставила след себе си черна дупка около 200 милиона години след Големия взрив и "след това е акумулирала много материал доста бързо и понякога с по-бърза от стабилната скорост", за да набъбне до размера, който изследователите са наблюдавали, обяснява Ларсън.
Сега изследователите ще започнат да работят заедно с екипа, построил MIRI, за да търсят още по-силен светлинен подпис от далечната галактика. Тези емисии биха могли да съдържат допълнителни улики за това как се е формирала мистериозната черна дупка в центъра на галактиката.
A CEERS Discovery of an Accreting Supermassive Black Hole 570 Myr after the Big Bang: Identifying a Progenitor of Massive z > 6 Quasars, Rebecca L. Larson et al. https://arxiv.org/abs/2303.08918
James Webb Space Telescope discovers oldest black hole in the universe — a cosmic monster 10 million times heavier than the sun, Ben Turner, Live Science
