С помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб» астрономы обнаружили невероятно «прожорливый» сверхмассивный черный дыр, который существовал в эпоху, называемую «космическим полднем» — примерно через 4 миллиарда лет после Большого взрыва. Это открытие может пролить свет на загадку того, как эти космические гиганты достигают масс в миллионы и даже миллиарды раз больше массы Солнца.

Этот конкретный объект является частью серии открытий, сделанных «Джеймсом Уэббом» в ранней Вселенной. Эти объекты получили название «маленькие красные точки» (little red dots) — таинственные источники света, которые только недавно удалось обнаружить благодаря невероятно чувствительным инфракрасным «глазам» телескопа. Однако при массе, эквивалентной 100 миллионам солнечных, в этом объекте нет ничего «маленького». Команда первооткрывателей дала ему прозвище «BiRD» (Big Red Dot — «Большая красная точка»), что является игрой слов с предыдущим термином.

Черные дыры сами по себе не излучают свет — наоборот, их чудовищная гравитация затягивает даже фотоны. Однако, когда они активно поглощают материю, эта материя, разогреваясь до огромных температур, начинает ярко светиться. Такие объекты называют квазарами, и они могут быть видны с огромных расстояний. Свет от BiRD, например, путешествовал до Земли 10 миллиардов лет.

Объект BiRD был обнаружен в области неба около уже известного квазара J1030+0524, расположенного на расстоянии около 12,5 миллиардов световых лет от нас. Эта область неба была тщательно изучена астрономами, включая эту команду из Национального института астрофизики (INAF) в Италии. Анализируя изображения и данные спектрометра ближнего инфракрасного диапазона (NIRCam) на «Джеймсе Уэббе», исследователи обнаружили необычный источник света — яркую точку в инфракрасном диапазоне, которая не была видна в предыдущих исследованиях, проводимых в рентгеновском диапазоне.

«Мы обнаружили явные признаки водорода, в частности, так называемую линию Пфунда-Райта (Paschen gamma) — яркий след, указывающий на присутствие ионизированного водорода, — а также гелия», — пояснила Федерика Лойаконо, руководитель группы. — «Эти детали позволили нам не только оценить расстояние до BiRD, но и выяснить, что объект относительно близок к нам по сравнению с большинством известных „маленьких красных точек“. Анализ спектра также позволил оценить массу центральной черной дыры: около 100 миллионов солнечных масс».

Открытие BiRD и дальнейшие исследования могут изменить наше представление о ранней Вселенной. Ранее считалось, что подобные объекты (прародители сверхмассивных черных дыр) должны были исчезнуть к «космическому полдню» — эпохе, которая завершилась примерно 11 миллиардов лет назад. Однако, эта команда, проанализировав данные, пришла к выводу, что такие объекты (включая BiRD) все еще были многочисленны в этот период.

«Следующая задача — расширить исследование на большее количество близлежащих LRD (Little Red Dots — „маленьких красных точек“), которые мы можем изучить более детально, чем удаленные объекты», — заключила Лойаконо. — «Джеймс Уэбб» открыл новую главу в астрофизике, обнаружив объекты, о существовании которых мы даже не подозревали. И мы только в начале этого пути».

Исследование команды было опубликовано 30 октября в журнале «Astronomy & Astrophysics».