Космический телескоп Джеймса Уэбба наблюдал гигантские черные дыры по всей ранней Вселенной

Как и любому объекту, черным дырам требуется время, чтобы вырасти и сформироваться. Как и у ребенка ростом 6 футов, массивные черные дыры Ван были очень большими для ее возраста, а Вселенная не была достаточно большой, чтобы аккумулировать гравитацию, равную миллиардам солнц. Чтобы объяснить появление раздутых младенцев, физикам пришлось рассмотреть два мрачных варианта.

Во-первых, галактики Вана изначально были заполнены стандартными черными дырами примерно звездной массы, которые часто оставляют после себя сверхновые. Затем они выросли, сливаясь и поглощая окружающий газ и пыль. Обычно, если черная дыра питается достаточно сильно, поток излучения отталкивает ее обломки. Это останавливает безумие кормления и устанавливает предел скорости роста черной дыры, который ученые называют пределом Эддингтона. Но это мягкий потолок: постоянный поток пыли может преодолеть поток радиации. Однако трудно представить себе, чтобы такой рост «супер-Эддингтона» сохранялся достаточно долго, чтобы учесть появление Ванских монстров, поскольку им пришлось бы разрастаться с невообразимой скоростью.

Или, возможно, он может генерировать невероятно большие черные дыры. Облака газа в ранней Вселенной могли схлопнуться прямо в черные дыры весом в несколько тысяч солнц, образовав объекты, называемые тяжелыми семенами. Этот сценарий также трудно принять, потому что такие большие, комковатые газовые облака должны были бы распасться на звезды, прежде чем они смогут сформировать черную дыру.

Одним из приоритетов космического телескопа Джеймса Уэбба является оценка этих двух сценариев, заглянув в прошлое и зафиксировав слабых предшественников галактик Вана. Эти предшественники будут не совсем квазарами, а галактиками с несколько меньшими черными дырами на пути к превращению в квазары. С помощью космического телескопа Джеймса Уэбба у ученых есть наилучшие шансы обнаружить черные дыры, которые едва начали расти, объекты, достаточно маленькие, чтобы исследователи могли определить их вес при рождении.

Это одна из причин, почему группа астрономов из Научного обзора ранней эволюции космоса, или CEERS, под руководством Дейла Коссевски из Колби-колледжа, начала дополнительную работу, когда впервые заметила признаки появления таких маленьких черных дыр через несколько дней после Рождества.

«Просто впечатляет, как много их существует», — написал он. Джихан Карталтепеастроном из Рочестерского технологического института, во время дискуссии о Slack.

«Множество скрытых маленьких монстров», — ответил Косевски.

Растущая орда монстров

В спектрах CEERS некоторые галактики сразу же выскочили наружу, чтобы скрыть крошечные черные дыры — маленьких монстров. В отличие от своих ванильных собратьев, эти галактики излучали свет, не достигающий ни одного видимого оттенка водорода. Вместо этого линия водорода была размазана или расширена до различных цветов, указывая на то, что некоторые световые волны были раздавлены, когда вращающиеся облака газа ускорялись по направлению к космическому телескопу Джеймса Уэбба (точно так же, как приближающаяся машина скорой помощи издает нарастающий вопль, когда с ним сжимаются звуковые волны специальной сирены), а другие растягивают волны, пока облака улетают. Косевски и его коллеги знали, что черные дыры — единственный объект, способный выбрасывать водород таким образом.

«Единственный способ увидеть большой компонент газа, вращающийся вокруг черной дыры, — это посмотреть прямо на галактику и прямо в черную дыру», — сказал Косевски.

К концу января команда CEERS смогла выпустить предварительную версию, описывающую двух «скрытых маленьких монстров», как они их назвали. Затем группа приступила к систематическому изучению более широкого сечения сотен галактик, собранных их программой, чтобы выяснить, сколько черных дыр там существует. Но всего несколько недель спустя их обнаружила другая команда под руководством Йоичи Харикане из Токийского университета. Группа Харрикана обыскала 185 самых далеких галактик CEERS Найдено 10 С широкими линиями водорода, что, вероятно, произойдет в центральных черных дырах с массой в один миллион солнечных масс при красном смещении от 4 до 7. Затем в июне были проведены еще два опроса, проведенные… Йоррит Мати Еще 20 устройств были идентифицированы Швейцарским федеральным технологическим институтом в Цюрихе.Маленькие красные точки«С широкими линиями водорода: черные дыры, вращающиеся вокруг красного смещения 5. Анализ Опубликовано в начале августа Было объявлено о еще дюжине компаний, некоторые из которых, возможно, находятся в процессе роста за счет слияний.