Астрономи виявили галактику у формі символу нескінченності, яка може містити першу безпосередньо спостережувану новонароджену надмасивну чорну діру.
Астроном з Єльського університету Пітер ван Доккум та його команда виявили вражаючий об’єкт у глибокому космосі, який вони назвали галактикою «Нескінченність». Ця структура насправді складається з двох галактик, які нещодавно зіткнулися, утворивши форму, що нагадує символ нескінченності. В основі цього утворення, за повідомленнями дослідників, знаходиться надмасивна чорна діра, розташована всередині щільної хмари газу. Їхні висновки нещодавно були опубліковані в The Astrophysical Journal Letters.
За словами команди, це відкриття вирізняється кількома переконливими причинами. Воно може вказати на новий механізм формування чорних дір, дати уявлення про те, як масивні чорні діри могли існувати так рано в історії Всесвіту, і, можливо, являє собою перше пряме спостереження надмасивної чорної діри невдовзі після її народження.
«Це найближче до незаперечних доказів, які ми коли-небудь отримаємо», — сказав ван Доккум, професор астрономії родини Сола Голдмана, професор фізики на факультеті мистецтв і наук Єльського університету та провідний автор нового дослідження.
Все в цій галактиці, сказав він, незвичайне.
«Вона не тільки виглядає дуже дивно, але й має цю надмасивну чорну діру, яка акреціює багато матеріалу», – сказав він. «Найбільшим сюрпризом було те, що чорна діра знаходилася не всередині жодного з двох ядер галактик, що зливаються, а посередині. Ми запитали себе: як ми можемо це пояснити?»
Спостережливі прориви з Веббом та Кеком
Ван Доккум та астроном Габріель Браммер з Копенгагенського університету зробили це відкриття, вивчаючи зображення з огляду COSMOS-Web, який є частиною архіву даних космічного телескопа імені Джеймса Вебба NASA.
Ван Доккум також керував подальшими спостереженнями даних Вебба. Крім того, дослідники використовували для дослідження дані обсерваторії В. М. Кека, а також архівні дані Дуже великої антенної панелі Національної радіоастрономічної обсерваторії та рентгенівської обсерваторії Чандра.
За словами дослідників, сам факт знаходження чорної діри, яка не знаходиться в ядрі масивної галактики, є незвичним. А те, що потім виявили, що чорна діра щойно утворилася, було безпрецедентним.
«Іншими словами, ми вважаємо, що спостерігаємо народження надмасивної чорної діри — чогось, чого ніколи раніше не бачили», — сказав ван Доккум.
Це відкриття також має значення для триваючих дебатів щодо формування чорних дір у ранньому Всесвіті.
Космічна лабораторія для екстремальних умов
Одна з теорій — теорія «легкого насіння» — полягає в тому, що маленькі чорні діри утворювалися, коли ядра зірок стискалися та вибухали. Зрештою, ці чорні діри-«легке насіння» об’єднувалися в надмасивні чорні діри. Однак для реалізації цієї теорії знадобився б надзвичайно довгий час. А телескоп Вебба вже виявив надмасивні чорні діри, які з’явилися у Всесвіті занадто рано, щоб їх можна було пояснити теорією «легкого насіння».
Залишається теорія «важкого насіння», яку підтримував астрофізик Єльського університету Пріямвада Натараджан та інші. Ця теорія припускає, що набагато більші чорні діри можуть утворюватися внаслідок колапсу великих хмар газу. Каменем спотикання для теорії «важкого насіння» було те, що колапс газових хмар зазвичай утворює зірки.
Однак, за словами ван Доккума, галактика Нескінченність може показати, як екстремальні умови, зокрема ті, що існували в ранньому Всесвіті, про які йдеться в теорії «важкого насіння», можуть призвести до створення чорної діри.
«У цьому випадку дві дискові галактики зіткнулися, утворюючи кільцеві структури зірок, які ми бачимо», – сказав він. «Під час зіткнення газ у цих двох галактиках стискається та струшується. Цього стиснення може бути достатньо, щоб утворився щільний вузол, який потім стиснувся в чорну діру». «Хоча такі зіткнення є рідкісними подіями, вважається, що аналогічні екстремальні щільності газу були досить поширеними на ранніх космічних епохах, коли почали формуватися галактики», – додав він.
Ван Доккум та його колеги наголосили, що необхідні додаткові дослідження для підтвердження отриманих результатів та їхнього свідчення щодо утворення чорних дір.