Космический телескоп Джеймс Уэбб, возможно, обнаружил первое прямое доказательство существования первичной черной дыры, сформировавшейся в первые мгновения после Большого взрыва. Об этом сообщает международная команда астрофизиков под руководством Игнаса Юоджбалиса из Кембриджского университета в статье, размещенной в репозитории arXiv до прохождения рецензирования.
Небольшое красное пятнышко, получившее обозначение QSO1, было обнаружено в Эпоху реионизации, всего через 600 миллионов лет после Большого взрыва. Оно является одним из сотен загадочных «маленьких красных точек», которые телескоп JWST нашел в этой ранней и туманной космической эпохе. Ученые до сих пор не пришли к единому мнению об их природе, предполагая, что это могут быть либо ранние черные дыры, либо скопления звезд.
Команде Юоджбалиса повезло: QSO1 оказалась частью гравитационной линзы. Массивное скопление галактик между Землей и объектом искривило пространство-время, сработав как увеличительное стекло и позволив изучить далекий объект с необычайно высокой детализацией. Тщательный анализ усиленного линзой света позволил ученым измерить кривую вращения объекта, что, в свою очередь, раскрыло его массу.
Результаты показали, что QSO1 — это не скопление звезд, а галактика, вращающаяся вокруг центральной черной дыры с колоссальной массой, эквивалентной 50 миллионам Солнц. При этом сама галактика оказалась неожиданно маленькой для столь массивной черной дыры. Это делает черную дыру самым «голым» объектом такого рода из когда-либо обнаруженных.
По словам исследователей, столь высокая масса черной дыры в столь раннюю космическую эпоху, ее чрезвычайно большое соотношение с массой звезд в галактике, а также почти первозданная окружающая среда указывают на то, что они поймали массивное «семя» черной дыры на самых ранних стадиях аккреции. Единственные сценарии, способные объяснить существование такого объекта, — это так называемые «тяжелые семена». Речь идет либо о черных дырах прямого коллапса, которые образуются в результате прямого коллапса массивных первозданных облаков газа, либо о первичных черных дырах, сформировавшихся в первую секунду после Большого взрыва.
Оба сценария требуют дальнейшего изучения. Черные дыры прямого коллапса должны сопровождаться ультрафиолетовым излучением, которое у QSO1 не обнаружено. Первичные черные дыры, в свою очередь, изначально имеют значительно меньшую массу. Однако авторы работы не исключают, что объект смог так быстро вырасти до 50 миллионов солнечных масс благодаря интенсивной аккреции и процессам слияния. Если это подтвердится, QSO1 может стать первым прямым доказательством существования первичных черных дыр, предсказанных теорией.
Статья еще ждет оценки научным сообществом, и это заявление является чрезвычайно смелым. Однако независимо от исхода, дальнейшее изучение «маленьких красных точек» обещает рассказать нечто совершенно новое и захватывающее о рождении нашей Вселенной.