Телескоп Webb висвітлює найдавніші нитки космічної мережі

Галактики не випадково розкидані у Всесвіті. Вони збираються разом не лише в скупчення, але й у величезні взаємопов’язані ниткоподібні структури з гігантськими безплідними пустотами між ними. Ця «космічна павутина» спочатку була незначною, а з часом стала більш чіткою, оскільки гравітація об’єднувала матерію.

Астрономи за допомогою космічного телескопа Джеймса Вебба NASA виявили ниткоподібну структуру з 10 галактик, яка існувала лише через 830 мільйонів років після Великого вибуху. Структура довжиною 3 мільйони світлових років закріплена яскравим квазаром – галактикою з активною надмасивною чорною дірою в її ядрі. Команда вважає, що нитка згодом перетвориться на величезне скупчення галактик, схоже на добре відоме скупчення Кома в сусідньому Всесвіті.

«Я був здивований тим, наскільки довга і вузька ця нитка», — сказав член команди Сяохуей Фан з Університету Арізони в Тусоні. «Я очікував щось знайти, але не очікував такої довгої, виразно тонкої структури».

«Це одна з найдавніших ниткоподібних структур, які люди коли-небудь знаходили, пов’язані з віддаленим квазаром», — додав Фейге Ван з Університету Арізони в Тусоні, головний дослідник цієї програми.

Це відкриття є результатом проекту ASPIRE (SPectroscopic survey of biased halos In the Reionization Era), основною метою якого є вивчення космічного середовища найдавніших чорних дір. Загалом програма спостерігатиме 25 квазарів, які існували протягом першого мільярда років після Великого вибуху, час, відомий як Епоха реіонізації.

Вирощування монстрів

Інша частина дослідження досліджує властивості восьми квазарів у молодому Всесвіті. Команда підтвердила, що їхні центральні чорні діри, які існували менше ніж мільярд років після Великого вибуху, мають масу від 600 мільйонів до 2 мільярдів мас нашого Сонця. Астрономи продовжують шукати докази, щоб пояснити, як ці чорні діри могли так швидко збільшуватися.

«Щоб утворити ці надмасивні чорні діри за такий короткий час, мають бути задоволені два критерії. По-перше, вам потрібно почати вирощувати з масивної «насіннєвої» чорної діри. По-друге, навіть якщо це насіння починає з маси, еквівалентної тисячі Сонць, воно все одно має накопичувати в мільйон разів більше матерії з максимально можливою швидкістю протягом усього свого життя», — пояснив Ван.

Це концепція художника про галактику з яскравим квазаром у її центрі. Квазар — це дуже яскрава, віддалена й активна надмасивна чорна діра, маса якої в мільйони чи мільярди разів перевищує масу Сонця. Серед найяскравіших об’єктів у Всесвіті світло квазара перевершує світло всіх зірок у його головній галактиці разом узятих. Авторство зображення: NASA, ESA та Дж. Олмстед (STScI)

«Ці безпрецедентні спостереження дають важливі підказки про те, як збираються чорні діри. Ми дізналися, що ці чорні діри розташовані у масивних молодих галактиках, які забезпечують резервуар палива для їхнього зростання», — сказав Цзіньї Ян з Університету Арізони, який очолює дослідження чорних дір за допомогою ASPIRE.

Вебб також надав найкращі докази того, як ранні надмасивні чорні діри потенційно регулюють утворення зірок у своїх галактиках. У той час як надмасивні чорні діри накопичують матерію, вони також можуть викликати величезні потоки матеріалу. Ці вітри можуть поширюватися далеко за межі самої чорної діри, в галактичному масштабі, і можуть мати значний вплив на формування зірок.

«Сильні вітри з чорних дір можуть пригнічувати утворення зірок у головній галактиці. Такі вітри спостерігалися в сусідньому Всесвіті, але ніколи не спостерігалися безпосередньо в епоху реіонізації», — сказав Ян. «Масштаб вітру пов’язаний зі структурою квазара. У спостереженнях Вебба ми бачимо, що такі вітри існували в ранньому Всесвіті».