Заглядывая вглубь пространства и времени, две команды с помощью космического телескопа Джеймс Уэбб изучили исключительно яркую галактику GN-z11. Она существовала, когда нашей Вселенной возрастом 13,8 миллиардов лет было всего около 430 миллионов лет.
Выполняя своё обещание изменить наше понимание ранней Вселенной, космический телескоп Джеймса Уэбба исследует галактики на заре времён. Одной из них является исключительно яркая галактика GN-z11, которая существовала, когда Вселенная была очень молода. Первоначально обнаруженная с помощью космического телескопа “Хаббл” (НАСА / ЕКА), она является одной из самых молодых и самых далёких галактик. Также это одна из самых загадочных галактик. Почему она такая яркая? Уэбб, похоже, нашёл ответ.
Команда, изучающая GN-z11 вместе с Уэббом, нашла первое явное свидетельство того, что в галактике есть центральная сверхмассивная чёрная дыра. Последняя быстро аккрецирует материю. Их открытие делает её самой далёкой активной сверхмассивной чёрной дырой, обнаруженной на сегодняшний день.
“Мы обнаружили чрезвычайно плотный газ, который часто встречается в окрестностях сверхмассивных чёрных дыр, аккумулирующих газ”, – объяснил главный исследователь Роберто Майолино из Кавендишской лаборатории и Института космологии Кавли при Кембриджском университете в Соединённом Королевстве. “Это были первые явные признаки того, что в GN-z11 находится чёрная дыра, поглощающая материю”.
Используя космический телескоп Уэбба, команда также обнаружила признаки присутствия ионизированных химических элементов, которые обычно наблюдаются вблизи аккрецирующих сверхмассивных чёрных дыр. Также, они обнаружили, что галактика испускает очень мощный ветер. Такие высокоскоростные ветры обычно вызываются процессами, связанными с энергичной аккрецией сверхмассивных чёрных дыр.
“Камера ближнего инфракрасного диапазона Уэбба обнаружила расширенный компонент, отслеживающий родительскую галактику, и центральный компактный источник, цвета которого соответствуют цветам аккреционного диска, окружающего чёрную дыру”, – сказала исследователь Ханна Юблер.
Уэбб и его орлиное зрение
В совокупности эти данные показывают, что GN-z11 содержит сверхмассивную чёрную дыру массой два миллиона солнечных. Эта дыра находится в очень активной фазе поглощения материи, поэтому она такая яркая.
Вторая группа, также возглавляемая Майолино, использовала NIRSpec Уэбба (спектрограф ближнего инфракрасного диапазона). Они искали газообразный сгусток гелия в ореоле, окружающем GN-z11.
“Тот факт, что мы не видим ничего, кроме гелия, предполагает, что этот комок должен быть нетронутым”, – сказал Роберто.
Поиск до сих пор невиданных звёзд населения III – первого поколения звёзд, сформировавшихся почти полностью из водорода и гелия – является одной из важнейших целей современной астрофизики. Ожидается, что эти звёзды будут очень массивными, очень яркими и очень горячими. Их отличительным признаком было бы наличие ионизированного гелия и отсутствие химических элементов тяжелее гелия.
Формирование первых звёзд и галактик знаменует собой фундаментальный сдвиг в космической истории, в ходе которого Вселенная превратилась из тёмного и относительно простого состояния в высокоструктурированную и сложную среду, которую мы видим сегодня.
В будущих наблюдениях Роберто, Ханна и их команда будут более глубоко исследовать GN-z11 и надеются укрепить аргументы в пользу звёзд населения III, которые могут формироваться в её гало.
Исследование нетронутого газового сгустка в гало GN-z11 было принято к публикации в журнале Astronomy & Astrophysicals и в настоящее время доступно на сервере препринтов arXiv. Результаты исследования чёрной дыры GN-z11 были опубликованы в журнале Nature 17 января 2024 года.
Больше информации: arXivOrg