Заручившись помощью космического телескопа JWST, астрономы открыли новую рекордсменку в категории самых древних чёрных дыр. GN-z11, лежащая более чем в 13 миллиардах световых лет от Солнечной системы, с уверенным отрывом обошла прошлогоднюю конкурентку.
Чёрная дыра лежит в центре галактики GN-z11, которая была признана самой древней среди известных человечеству галактик на момент открытия в 2016 году. Учёных шокировал не только почтенный возраст образования, зародившегося спустя всего 400 миллионов лет после Большого взрыва, но также его невероятные размеры. По словам астрофизика Роберто Майолино из Кембриджского университета, его коллеги были потрясены тем, что в столь ранней Вселенной могли существовать настолько огромные чёрные дыры, формирование которых сложно объяснить стандартными космологическими теориями.
Чёрные дыры – это объекты, которые представляют собой непостижимое количество материи, упакованное настолько компактно и плотно, что их сила притяжении буквально засасывает в себя всё, что оказывается поблизости – даже звёздный свет. Как следствие, их невозможно наблюдать напрямую – учёные могут видеть лишь воздействие таких космических объектов на их окружение. В случае галактики GN-z11 внимание исследователей привлёк тот факт, что она была необычайно яркой, будто в ограниченном пространстве собралось чрезвычайно большое количество звёзд. Впрочем, наблюдение объекта при помощи JWST показало, что яркость галактики объясняется свечением не звёзд, но облака раскалённых космических газов, которые засасывает чёрная дыра. Согласно измерениям научных инструментов, масса этого объекта примерно в 1,6 млн раз превышает солнечную.
Ранее, в ноябре 2023 года профессор астрономии и физики Приямвада Натараян и её коллеги из Йельского университета открыли ещё более массивную древнюю чёрную дыру в галактике UHZ1. По словам исследователей, этот гаргантюанский объект имеет массу в 10-100 млн больше солнечной. Согласно оценкам экспертов, проанализировавших данные с телескопа JWST и рентгеновской обсерватории Chandra, она сформировалась спустя примерно 470 миллионов лет после Большого взрыва. Профессор Натараян признала, что её коллеги из Кембриджского университета привели весьма убедительные аргументы в пользу того, что чёрная дыра в галактике GN-z11 является ещё более древней, пусть и уступает своей конкурентке из галактики UHZ1 по размеру.
Открытие всё новых и новых гигантских древних чёрных дыр заставляет учёных пересмотреть традиционные теории образования подобных объектов. Следуя классической модели, GN-z11 и прочие подобные объекты должны были зарождаться из чрезвычайно крупного «семени» либо развиваться с ускоренными темпами, чтобы вырасти до таких размером уже в ранней Вселенной. По расчётам исследователей, чтобы «прокормить» такой объект, он должен поглощать материю массой, эквивалентной массе Солнца, примерно каждые 5 лет, что гораздо больше, чем считалось ранее. Астрономы предполагают, что зарождение чёрной дыры подобных размеров стало результатом некого катаклизма космических масштабов вроде внезапного гравитационного коллапса огромных газовых облаков или столкновения нескольких древних звёзд и чёрных дыр. По словам Майолино, понимание механизмов образования и существования чёрных дыр всегда было задачей со звёздочкой, однако с каждым подобным открытием эта головоломка запутывается всё больше.