Введение

С помощью телескопа Джеймса Уэбба (JWST) астрономы смогли «взвесить» спящую гигантскую черную дыру, находящуюся на расстоянии 10 миллиардов световых лет от Земли. Эта черная дыра является самой удаленной супермассивной черной дырой, массу которой когда-либо измеряли ученые.

Супермассивная черная дыра

Супермассивная черная дыра расположена в центре галактики MRG-M0138, которую мы наблюдаем такой, какой она была, когда Вселенной было всего около 4 миллиардов лет. Исследования показали, что ее масса впечатляет — 6 миллиардов солнечных масс.

Как черные дыры становятся заметными?

Супермассивные черные дыры могут быть весьма заметными, когда активно поглощают материю и окружены облаком газа и пыли, образуя активные галактические ядра (AGN). Благодаря своим невероятным гравитационным силам AGN светятся очень ярко. Однако спящие черные дыры, не обладающие большим запасом материала для питания, остаются практически невидимыми, несмотря на то, что их гравитационное влияние может воздействовать на звезды, вращающиеся вокруг них.

Методика измерения массы

Для того чтобы обнаружить и измерить массу этой супермастивной черной дыры, команда исследователей использовала JWST для отслеживания движения звезд в центре MRG-M0138. Этот метод, известный как звёздная динамика, уже использовался для измерения массы спящих черных дыр в более близких к Земле галактиках, например, в нашей собственной галактике, Млечный Путь, где черная дыра Sagittarius A* имеет массу 4,3 миллиона солнечных масс.

Теперь же, в 15 раз превышая ранее установленный рекорд, эта новая работа демонстрирует успешное применение метода для измерения массы такой удаленной черной дыры.

Сложности в исследовании

Определение движения звезд в центре MRG-M0138 было непростым делом. Для этого потребовался природный космический феномен, известный как гравитационное линзирование, который был предсказан Альбертом Эйнштейном в его теории общей относительности.

Что такое гравитационное линзирование?

Общая относительность предсказывает, что объекты с массой создают искривление в пространственно-временном континууме. Гравитация возникает из этого искривления, и чем больше масса объекта, тем сильнее его гравитация. Гравитационное линзирование происходит, когда массивный объект, например, галактика, находится между более удаленным объектом и Землей. Таким образом, свет от дальнего источника, проходя мимо искривления пространства, меняет свою траекторию.

Это искривление приводит к тому, что свет от одного и того же объекта достигает наших телескопов в разное время, что может увеличивать видимость объекта и, в крайних случаях, позволять увидеть его несколько раз в разных местах одного и того же изображения.

Результаты исследования

Гравитационное линзирование галактики между MRG-M0138 и Землей позволило увеличить свет от этой удаленной галактики в 30 раз, что дало возможность исследовать внутренние детали MRG-M0138. Команда также выяснила, что сама галактика MRG-M0138 является спящей, что означает, что в ней больше не образуются новые звезды. Это, вероятно, связано с тем, что супермастивная черная дыра ранее была активной, когда она поглощала материю, что привело к образованию квазаров и активных галактических ядер.

Энергия, высвобожденная в этот период, могла вытолкнуть газ и пыль из галактики, что привело к прекращению звездообразования.

Заключение

Таким образом, с помощью наблюдений и новых данных о спящих супермастивных черных дырах, ученые могут лучше понять взаимосвязь между ростом галактик и развитием черных дыр. Этот прогресс в астрономии открывает новые горизонты для изучения эволюции Вселенной.