«Джеймс Уэбб» отыскал экстремально активно растущую черную дыру из молодой Вселенной

Инфракрасный космический телескоп «Джеймс Уэбб» обнаружил необычное активное галактическое ядро, существовавшее спустя 1,5 миллиарда лет после Большого Взрыва. Оно содержит относительно маломассивную черную дыру, которая аккрецирует материю в экстремальном суперэддингтоновском режиме и активно гасит звездообразование в галактике. Препринт доступен на arXiv.org.

К настоящему времени «Джеймс Уэбб» обнаружил многочисленную популяцию тусклых и запыленных активных ядер галактик на значениях красного смещения от четырех до семи, что в сочетании с обнаружением сверхмассивных черных дыр при значениях красного смещения больше шести вновь поднимает вопрос о том, как именно столь массивные черные дыры могли так быстро расти за счет аккреции в ранней Вселенной. Предполагается, что их зародышами могут выступать либо относительно легкие (10^2–3 масс Солнца) черные дыры звездных масс, возникшие в результате смерти первых массивных звезд, либо более тяжелые (10^4–6 масс Солнца) черные дыры, рождавшиеся в ходе прямого коллапса первичных газовых облаков. Возможны также зародыши промежуточных масс (10^3–4 масс Солнца), которые способны формироваться из очень массивных звезд или посредством слияний звезд или черных дыр в плотных звездных системах.

Группа астрономов во главе с Хевон Су (Hyewon Suh) из обсерватории «Джемини» сообщила об обнаружении относительно маломассивной черной дыры в галактике LID-568 из молодой Вселенной, которая демонстрирует экстремальный уровень аккреции вещества. Сначала ее заметила рентгеновская космическая обсерватория «Чандра», затем за ней наблюдал «Джеймс Уэбб», также ученые использовали данные наблюдений телескопа «Хаббл».

Красное смещение LID-568 составляет 3,965, объект представляет собой сильно затененное пылью активное ядро без явного наличия структур, связанных с родительской галактикой. Болометрическая светимость ядра примерно в сто раз выше, чем средняя болометрическая светимость у недавно обнаруженной популяции тусклых запыленных и компактных активных ядер при красном смещении больше четырех, именуемых «маленькими красными точками». Основной вклад в поток инфракрасного излучения от галактики вносит горячий и теплый газ, что контрастирует с большинством затененных пылью очень далеких галактик, которые часто демонстрируют признаки мощных вспышек звездообразования.

Масса пыли в галактике составляет 2,95 𝗑 10⁶ масс Солнца, что меньше, чем у затененных пылью галактик при красном смещении около трех. Масса центральной черной дыры составляет всего 7,2 × 10⁶ масс Солнца, а темп ее аккреции для объяснения светимости оказывается чрезвычайно большим. Коэффициент Эддингтона (отношение болометрической светимости активного ядра к Эддингтоновской светимости) для LID-568 составляет 41,5.

Ученые также обнаружили оттоки от ядра, которые простираются до семи килопарсек и это, наряду с отсутствием значительного звездообразования, говорит о том, что активность черной дыры в LID-568 подавляет звездообразование. Предполагается, что значительная часть массы черной дыры LID-568 могла быть набрана за один эпизод ​​суперэддингтоновской аккреции, чья длительность может составлять 10⁷ лет.

Ранее «Джеймс Уэбб» помог ученым изучить кандидата в звено между зародышами массивных черных дыр и яркими квазарами.