Астрономи ідентифікували найвіддаленішу і, відповідно, найдавнішу чорну діру з усіх, що коли-небудь бачили. Розташована в галактиці CAPERS-LRD-z9, ця надмасивна чорна діра, ймовірно, утворилася приблизно 13,3 мільярда років тому, тобто лише через 500 мільйонів років після Великого вибуху. На думку дослідників, ще багато таких об’єктів можуть ховатися всередині так званих Маленьких червоних крапок (Little Red Dots / МЧК).

МЧК – це клас невеликих галактик червоного кольору, виявлених за допомогою телескопа Джеймса Вебба за останні три роки (від 2022 року). Дані, зібрані інструментами JWST, вказали на існування численних вкраплень червоного світла, які сягають Сонячної системи від надзвичайно далеких стародавніх космічних утворень, що виникли на зорі Всесвіту. Розширений аналіз МЧК показав, що принаймні у 70% з них спостерігаються завихрення газу, який рухається зі швидкістю приблизно 3,2 млн км/год: це вагома ознака акреційних дисків, які оточують надмасивні чорні діри.

Аби довести цю гіпотезу, астрономи з Центру вивчення космічного фронтиру при Техаському університеті в Остіні досліджували одну з таких галактик – CAPERS-LRD-z9. Після років аналізу даних вони знайшли підтвердження того, що у її серці дійсно знаходиться найстаріша чорна діра, відома науці. За словами одного з авторів дослідження Ентоні Тейлора, наразі цей об’єкт демонструє межі наукових інструментів та технологій. Джерелом даних для цього відкриття став проєкт CANDELS-Area Prism Epoch of Reionization Survey (CAPERS), який використовує низку інструментів JWST для відстеження подій у найвіддаленіших куточках Всесвіту. Щоб визначити справжню сутність МЧК, експерти виконали спектроскопічний аналіз світлового випромінювання галактики у пошуках газу, який рухається із надвисокою швидкістю.

Зникаючи в прірві чорної діри, газ, який рухається у напрямку від Землі, випромінює світло у довших червоних хвилях, тоді як у напрямку Землі його світло стискається до коротших синіх хвиль. Тейлор пояснив, що не так багато космічних явищ мають такий спектроскопічний портрет, і такий вигляд випромінювання типово спостерігається в галактиках, всередині яких буяє чорна діра. Подальше дослідження об’єкта виявило, що, хоча Маленькі червоні крапки можуть виглядати такими з великої відстані у мільярди світлових років, насправді ця назва є дещо оманливою. За оцінками астрофізиків, чорна діра всередині галактики CAPERS-LRD-z9 у 300 мільйонів разів перевершує наше Сонце за розмірами, а її маса є еквівалентною масі половині зірок галактики. Отже, цей об’єкт є великим навіть у порівнянні з іншими надмасивними чорними дірами.

Масивність цього об’єкта вразила дослідників. Новіші чорні діри мають значно більше матерії для поглинання, що безпосередньо впливає на можливості їхнього зростання, проте цього не можна сказати про діру, яка утворилася протягом перших 500 мільйонів років існування Всесвіту. Отже, це відкриття можна додати до зростаючої бази доказів на користь того, що чорні діри раннього Всесвіту росли набагато активніше та швидше, ніж вчені вважали можливим. Можливо, тоді існували умови для народження значно масивніших об’єктів цього класу, ніж можуть передбачити сучасні космологічні моделі. Тейлор та його колеги сподіваються, що оптимізація алгоритмів аналізу даних телескопа Джеймса Вебба допоможе їм детальніше дослідити серце CAPERS-LRD-z9 та виявити інші галактики класу МЧК.