Ученые впервые увидели рождение черной дыры в «прямом эфире»: как две галактики родили космического монстра
Космический телескоп «Джеймс Уэбб» с самого начала своей работы подкидывает астрофизикам одну загадку за другой. Пожалуй, главная из них — это сверхмассивные чёрные дыры. Эти космические титаны, в миллионы и миллиарды раз тяжелее нашего Солнца, обнаруживаются в самых ранних уголках наблюдаемой Вселенной. Они слишком большие и слишком «старые» для своего времени, и их существование стало настоящей головной болью для учёных. Как они успели так быстро вырасти?
И вот, кажется, мы получили ответ. Он пришёл из объекта, поэтично названного галактикой «Бесконечность» — и это не просто красивая находка, а, возможно, первое прямое наблюдение рождения такого монстра.
Что-то не так в знаке бесконечности
На первый взгляд, объект с каталожным номером JWST-ER1 — это просто завораживающее зрелище. Две галактики, находящиеся в процессе слияния, вытянулись и переплелись, образовав в космосе фигуру, до боли напоминающую математический символ бесконечности (∞). Такое столкновение — событие хоть и грандиозное, но не уникальное. Галактики постоянно взаимодействуют, сливаются и меняют форму.
Но когда команда астрономов под руководством Питера ван Доккума из Йельского университета присмотрелась повнимательнее, она обнаружила аномалию. В самом центре этого космического танца, но при этом не в центре ни одной из сливающихся галактик, находился мощный источник излучения. Он был скрыт в плотном облаке газа и вёл себя как сверхмассивная чёрная дыра, жадно поглощающая материю.
Это само по себе странно. Обычно такие гиганты обитают в галактических ядрах — самых плотных и гравитационно стабильных местах. Что же чёрная дыра делала «в поле» между двумя галактическими центрами? Ответ оказался ещё более ошеломляющим: похоже, она там не просто оказалась. Она там родилась.
Великий спор о «семенах»
Чтобы понять всю важность этого открытия, нужно немного погрузиться в теорию. Существуют две основные гипотезы о том, как появляются сверхмассивные чёрные дыры.
- Теория «лёгких зародышей» (Light Seeds). Это классический, «медленный» путь. Массивная звезда в конце своей жизни коллапсирует, образуя чёрную дыру в несколько десятков раз тяжелее Солнца. Затем такие «маленькие» чёрные дыры постепенно сливаются друг с другом на протяжении миллиардов лет, медленно набирая массу. Проблема? Этот процесс, как постройка замка по кирпичику, требует уйму времени. А «Уэбб» показывает нам уже готовые «замки» в эпоху, когда у Вселенной просто не было этих миллиардов лет в запасе.
- Теория «тяжёлых зародышей» (Heavy Seeds). Эту идею, которую активно развивает астрофизик Приямвада Натараджан (тоже из Йеля), можно назвать «быстрым» путём. Она предполагает, что при определённых, очень экстремальных условиях, гигантское облако газа может сколлапсировать напрямую в чёрную дыру, минуя стадию рождения звёзд. Так сразу образуется массивный «зародыш» в десятки тысяч раз тяжелее Солнца, который затем быстро растёт до сверхмассивных размеров. Проблема? Обычно такие газовые облака с радостью формируют звёзды, а не чёрные дыры. Для прямого коллапса нужны поистине адские условия, которые трудно было подтвердить наблюдениями.
И вот здесь галактика «Бесконечность» выходит на сцену.
Идеальный шторм для рождения гиганта
Столкновение двух дисковых галактик стало тем самым «идеальным штормом». Представьте себе два несущихся друг на друга потока воды. При их встрече возникает зона колоссального давления и турбулентности. Нечто похожее произошло и с газом в галактике «Бесконечность».
Ударные волны от столкновения сжали межзвёздный газ с немыслимой силой. Плотность в области между галактиками стала настолько экстремальной, что газ не смог распасться на отдельные комки для формирования звёзд. Вместо этого гигантский узел материи, массой в миллионы солнц, сколлапсировал под собственной гравитацией целиком и сразу. Прямо в чёрную дыру.
«Это самое веское доказательство, которое нам когда-либо удастся получить», — признаётся ван Доккум.
Это открытие — настоящий подарок для сторонников теории «тяжёлых зародышей». Оно наглядно показывает механизм, который раньше существовал лишь на бумаге. А главное, оно объясняет, почему в ранней Вселенной было так много подобных «быстрых» рождений. В ту эпоху галактики были ближе друг к другу, их столкновения происходили чаще, а газа было больше. Условия для прямого коллапса были, можно сказать, обычным делом.
Новая страница в космической летописи
Конечно, учёные осторожны в выводах. Одно наблюдение, пусть и такое убедительное, не переписывает учебники в одночасье. Потребуются дальнейшие исследования, чтобы подтвердить, что мы действительно видим «новорождённую» чёрную дыру, а не какой-то другой экзотический объект.
Но уже сейчас ясно одно: галактика «Бесконечность» — это не просто красивый снимок. Это окно в прошлое, позволяющее нам заглянуть в колыбель одних из самых загадочных и могущественных объектов во Вселенной. Возможно, именно так, в яростном хаосе галактических столкновений, и рождались титаны, которые сегодня управляют судьбами своих звёздных островов. И мы впервые смогли это увидеть.
