Ранние черные дыры и гигантские звезды: James Webb раскрыл секреты одной из первых галактик во Вселенной

Астрономы использовали телескоп James Webb (JWST), чтобы изучить одну из самых ранних галактик во Вселенной. Мы видим ее такой, какой она была всего через 430 млн лет после Большого взрыва.

Галактика на краю Вселенной

Речь идет о галактике GN-z11. Она была найдена телескопом Hubble в 2015 году. Испущенному GN-z11 свету потребовалось 13,4 млрд лет, чтобы достичь Земли. Но с учетом расширения Вселенной реальное расстояние до нее составляет 32 млрд световых лет.

Галактика GN-z11. Источник: NASA, ESA, P. Oesch (Yale University), G. Brammer (STScI), P. van Dokkum (Yale University), and G. Illingworth (University of California, Santa Cruz)

GN-z11 в 25 раз меньше нашей галактики по размерам и в 100 раз по массе светил. Но наблюдаемая скорость звездообразования в ней в 20 раз превышает современную для Млечного Пути. Кроме того, галактика отличается очень большой яркостью.

Самая далекая черная дыра

Используя JWST, астрономы нашли объяснение аномальной яркости GN-z11. В ее центре находится сверхмассивная черная дыра, которая очень активно поглощает вещество. На ее существование указывает наличие чрезвычайно плотных газовых облаков, которые часто встречаются в окрестностях черных дыр, и следы ионизированных химических элементов. Кроме того, исследователи обнаружили, что галактика выбрасывает очень мощный ветер. Такие высокоскоростные ветры обычно вызываются процессами, связанными с активностью  сверхмассивных черных дыр.

Галактика GN-z11 (на врезке) на снимке телескопа James Webb. Источник: NASA, ESA, CSA, B. Robertson (UC Santa Cruz), B. Johnson (CfA), S. Tacchella (Cambridge), M. Rieke (University of Arizona), D. Eisenstein (CfA)

Финальные доказательства предоставила камера NIRCam. Она обнаружила протяженный компонент, указывающий на галактику-хозяина, и центральный компактный источник, цвета которого соответствуют цветам аккреционного диска вокруг черной дыры. По оценкам астрономов, ее масса в 2 млн раз превышает солнечную. На сегодняшний день это самая далекая активная черная дыра, известная астрономам.

Первые звезды во Вселенной

Другая команда исследователей использовала спектрограф ближнего инфракрасного диапазона NIRSpec и обнаружила газообразный сгусток в гало GN-z11. По словам исследователей, им не удалось найти в нем ничего, кроме гелия. Эта «чистота» соответствует представлениям о галактиках той эпохи. В их гало должны были сохраниться очаги нетронутого газа, которые могли разрушаться и образовывать легендарные звезды поколения III.

Спектр облака гелия, найденного в галактике GN-z11. Источник: NASA, ESA, CSA, Ralf Crawford (STScI)

Звезды поколения III были первыми светилами во Вселенной. Они были очень массивными (существование таких звезд сейчас уже невозможно), очень яркими и очень горячими. В них не было химических элементов тяжелее гелия. Образование первых светил ознаменовало собой фундаментальный сдвиг в космической истории, в ходе которого Вселенная превратилась из темной и относительно простой среды в высокоструктурированную и сложную систему, которую мы видим сегодня.

В дальнейшем астрономы планирую продолжить изучение GN-z11. Они надеются найти новые следы, указывающие на существование в ней звезд поколения III.

По материалам https://esawebb.org

Только самые интересные новости и факты в нашем Telegram-канале!

Присоединяйтесь: https://t.me/ustmagazine

Вселенная на грани понимания: темная энергия и загадка бесконечного расширения
Падение астероидов на мертвые звезды: загадочным сигналам из космоса нашли объяснение
Ученые увидели аналог молодого Млечного Пути в ранней Вселенной
Квантовый процессор Google Willow выполняет вычисления в параллельных Вселенных
Лунная коалиция на 50 стран: Панама и Австрия присоединились к Соглашениям Артемиды
Расследование марсианской авиакатастрофы: что погубило вертолет Ingenuity
Возле другой звезды нашли теплый сатурн
Теплая и солнечная погода на Марсе угрожает колонизации планеты
Проект OPAL: NASA рассекретила результаты 10-летнего исследования планет-гигантов
Инженеры предлагают дешевый аппарат для разведки планет