Астрономи відкрили надмасивну чорну діру A2744-QSO1, що зародилася відразу після Великого вибуху

За допомогою космічного телескопа Джеймса Вебба (JWST) астрономи дослідили надмасивну чорну діру A2744-QSO1 у молодій галактиці, яка існувала лише через 700 мільйонів років після Великого вибуху. Вона має масу близько 10 мільйонів Сонць — це 10% маси її галактики, що набагато вище за типовий відсоток у сучасному Всесвіті.

Головна особливість цієї системи — надзвичайно низький вміст металів у галактиці, тобто майже повна відсутність елементів важчих за водень і гелій. Це свідчить про те, що у цій галактиці ще не було активного зореутворення й вибухів наднових, які збагачують простір металами. Таким чином, чорна діра не могла вирости через поглинання залишків зір або їх злиття — для цього просто не було достатньо часу.

Цей факт кидає виклик класичним сценаріям росту надмасивних чорних дір, за якими вони виникають як залишки масивних зір, що вибухнули, а потім зливаються і поступово ростуть, поглинаючи газ. Фізичні обмеження (так званий ліміт Еддінгтона) не дозволяють чорним дірам нарощувати масу надто швидко, і часу для утворення «монстрів» на кшталт QSO1 просто не було.

Альтернативним поясненням є теорія первинних (примордіальних) чорних дір — об’єктів, що могли виникати з флуктуацій густини майже одразу після Великого вибуху, ще до появи зір і галактик. Такі чорні діри могли вже бути достатньо масивними й слугувати «насінням» для подальшого росту в надмасивні об’єкти, не потребуючи багатьох зір або інтенсивного зореутворення.

Останні симуляції показують, що чорні діри, які зародилися як примордіальні, могли швидко нарощувати масу, особливо якщо опинялися в щільних газових гало майбутніх галактик. Це добре узгоджується з низькометалевим середовищем QSO1: якщо чорна діра росла на майже «чистому» газі, а не на залишках зір, її оточення залишалося хімічно примітивним.

Таким чином, результати JWST дають перші спостережні аргументи на користь того, що принаймні деякі надмасивні чорні діри раннього Всесвіту могли вирости з первинних чорних дір, а не зі злиття залишків масивних зір. Проте питання остаточної природи цих об’єктів ще відкрите, й астрономи очікують на ще точніші спостереження й теоретичне моделювання, щоб перевірити цю гіпотезу.