Открита е прекалено голяма свръхмасивна черна дупка в ранната Вселена

Екип от астрономи съобщи за откриването на свръхмасивна черна дупка (СЧД), която се е формирала само 500 милиона години след Големия взрив, но нито една свръхнова по това време не би могла да създаде СЧД с такива чудовищни размери. Остава алтернативната версия за друг начин на поява на ядрото на черна дупка, но и към нея има въпросителни.

За да се направи удивителното откритие помогнал космическият телескоп „Джеймс Уеб“ (JWST), но дори и той се нуждаеше от помощ, за да надникне толкова далеч в ранната Вселена. Първо, астрономите използваха ефекта на гравитационната леща, за да усилят допълнително светлината от далечни звезди. Второ, рентгеновият телескоп „Чандра“ беше използван за търсене на черни дупки в далечни галактики. „Джеймс Уеб“ търсеше подходящи галактики и измерваше червеното им отместване, а „Чандра“ улавяше рентгеновото излъчване, което черните дупки излъчват.

От 11-те кандидати галактиката UHZ1 бе почти идеално подходяща. Тя се намираше зад масивния галактичен куп Abell 2744, който осигуряваше „четирикратно увеличение“. Измерванията и изчисленията показаха, че в центъра на UHZ1 зад слоеве от прах и газ се крие свръхмасивна черна дупка с маса около 10 милиона слънчеви. Масата на черната дупка е равна на масата на цялата останала материя в галактиката. Как е израснала там до такива размери и до момента на наблюдение на светлината от нея – това все още е загадка. Масата на всички наблюдавани в локалната Вселена черни дупки е равна на около 0,1 % от масата на материята в галактиките, включително и нашата.

Смята се, че първите черни дупки са започнали да се появяват 200 милиона години след Големия взрив, така че на черната дупка в UHZ1 са ѝ  били необходими само 300 милиона години, за да достигне колосалните си размери. Едно нормално сливане не би могло да направи това, тъй като малките черни дупки нямат необходимия гравитационен потенциал. Да израсне от свръхнова и много, много голяма звезда в ранната Вселена също не е вариант. Такава черна дупка би трябвало да се „храни“ с удвоена сила, което е теоретично възможно, но практически малко вероятно.

Остава последният вариант, който повече или по-малко се вписва в нашето разбиране за процесите във Вселената. Предполага се, че ембрионите на СЧД могат да се образуват и при колапса на плътни газови облаци в ранната Вселена. В такъв случай зародишът на тази СЧД в UHZ1 би могъл да бъде достатъчно голям, за да се разрасне до черната дупка, наблюдавана в галактиката.

Учените призовават към предпазливост по отношение на резултатите. Научната общност също проявява предпазливост по отношение на направеното наблюдение. Например статията за откритието първоначално е публикувана в arxiv.org на 24 май 2023 година. През септември тя беше подложена на още една редакция и едва вчера беше публикувана в Nature Astronomy.