Благодаря космическому телескопу James Webb международной группе астрономов удалось совершить прорывное открытие: они обнаружили черную дыру, возраст которой составляет примерно 13,3 миллиарда лет. Это делает ее самой далекой и древней из всех известных на сегодняшний день черных дыр. Ее изучение открывает уникальное окно в самые ранние, загадочные эпохи существования нашей Вселенной и заставляет пересмотреть существующие теории.
Взгляд в младенчество Вселенной
Наблюдения позволили ученым заглянуть в период, когда с момента Большого взрыва прошло всего около 500 миллионов лет. Объект находится в галактике, получившей обозначение CAPERS-LRD-z9. Свет от нее шел к Земле миллиарды лет, поэтому астрономы видят эту галактику такой, какой она была, когда возраст Вселенной не превышал 3% от нынешнего. Это невероятное путешествие во времени.
«При поиске черных дыр это практически предел наших возможностей. Мы действительно испытываем на прочность границы современных технологий», — подчеркнул ведущий автор исследования Энтони Тейлор из Центра космических рубежей при Техасском университете в Остине.
Его коллега, соавтор работы и директор Центра Стивен Финкельштейн, добавил, что хотя ученые и находили более далекие кандидаты, именно в этом случае удалось зафиксировать четкий и недвусмысленный спектроскопический сигнал, характерный именно для черной дыры.
Уникальный спектральный отпечаток
Спектроскопический анализ — ключевой метод в этом открытии. Он позволяет разложить свет на составляющие его длины волн и по этому «отпечатку» определить свойства объекта. Черные дыры оказывают мощное гравитационное воздействие на окружающий газ, создавая уникальные особенности в спектре. Газ, вращающийся вокруг горизонта событий, движется с огромной скоростью: часть его удаляется от нас, а часть — приближается. Это вызывает доплеровское смещение: свет от удаляющегося газа смещается в красную область спектра, а от приближающегося — в синюю.
«Мало что во Вселенной способно создать такой специфический двойной сигнал, — пояснил Тейлор. — А эта галактика его имеет, и это ясное доказательство присутствия черной дыры».
Роль проекта CAPERS и телескопа Webb
Открытие стало возможным благодаря данным проекта CAPERS (Cosmic Assembly Public Extragalactic Research Survey), полученным с помощью телескопа James Webb. С момента своего запуска в 2021 году Webb предоставляет беспрецедентно детальные наблюдения самых удаленных уголков космоса и критически важные спектроскопические данные.
«Первостепенная цель CAPERS — подтвердить и детально изучить самые далекие галактики, — отметил соавтор исследования Марк Дикинсон, руководитель команды CAPERS. — Спектроскопия JWST играет в этом решающую роль, позволяя точно определить расстояния до этих объектов и понять их физическую природу».
Загадка «Маленьких красных точек»
Изначально галактика CAPERS-LRD-z9 выглядела на снимках как обычная тусклая точка. Однако позже астрономы отнесли ее к новому, неожиданному классу объектов, обнаруженных Webb, — «Маленькие красные точки».
Обратите внимание: MIT и IBM хотят изменить наш мир с помощью искусственного интеллекта.
Эти объекты выглядят как крошечные красные пятна, но при этом обладают невероятной яркостью и существуют исключительно в первую 1,5 миллиарда лет жизни Вселенной.«Открытие "Маленьких красных точек" стало большим сюрпризом в ранних данных JWST, потому что они совершенно не похожи на галактики, которые мы десятилетиями наблюдали с помощью "Хаббла", — сказал Финкельштейн. — Теперь наша задача — понять, что они из себя представляют и как смогли сформироваться так быстро».
Данные о CAPERS-LRD-z9 могут стать ключом к разгадке. Наблюдения хорошо согласуются с гипотезой, согласно которой источником аномальной яркости «Маленьких красных точек» являются сверхмассивные черные дыры в их центрах. Обычно такая яркость указывает на плотные скопления звезд, но эти галактики слишком молоды для того, чтобы в них успело образоваться достаточное количество светил. Ученые полагают, что колоссальную энергию и свет генерирует вещество (аккреционный диск), падающее на черную дыру и разогревающееся до огромных температур.
Более того, наблюдения могут объяснить и характерный красный цвет этих галактик. Облака газа, окружающие активные черные дыры, могут казаться более красными из-за гравитационного красного смещения — эффекта, предсказанного общей теорией относительности Эйнштейна.
«Мы наблюдали подобные газовые облака в других, более близких активных галактиках, — пояснил Тейлор. — Когда мы сравнили спектральные характеристики этого объекта с известными образцами, совпадение было поразительным».
Вызов для теорий формирования
Центральная черная дыра в CAPERS-LRD-z9 обладает колоссальной массой — около 300 миллионов масс Солнца. Примечательно, что это составляет примерно половину от массы всех звезд в этой галактике. Существование столь массивного объекта в столь раннюю космическую эпоху ставит перед учеными серьезные вопросы о механизмах роста черных дыр.
«Это открытие добавляет вес растущему массиву доказательств того, что черные дыры в ранней Вселенной росли с невероятной, почти невозможной по нашим прежним меркам скоростью, — сказал Финкельштейн. — Либо они изначально рождались гораздо более массивными "семенами", чем предсказывают современные модели».
«Это фантастический объект для дальнейших исследований, — добавил Тейлор. — До появления JWST у нас просто не было инструментов, чтобы детально изучать эволюцию черных дыр в первые миллиарды лет после Большого взрыва. Теперь у нас есть такая возможность, и мы с нетерпением ждем новых открытий, которые принесет эта уникальная находка».
Исследование было опубликовано в журнале The Astrophysical Journal Letters 6 августа 2025 года.
08.08.2025 36 FacebookXVKontakteOdnoklassnikiTelegram Подпишитесь на нас:Вконтакте / Telegram / Дзен НовостиБольше интересных статей здесь: Новости науки и техники.
Источник статьи: Международная команда астрономов с помощью космического телескопа James Webb обнаружила черную дыру, возраст которой оценивается в 13,3 миллиарда лет.