Астрономы обнаружили сверхмассивную чёрную дыру массой около 6 миллиардов солнечных масс в галактике MRG-M0138, которая удалена от Земли более чем на 10 миллиардов световых лет. Сделать это открытие помог космический телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST) и природный феномен гравитационного линзирования, который многократно увеличил изображение удалённого объекта.
Галактика MRG-M0138 располагается прямо за массивным скоплением галактик. Мощная гравитация этого скопления сработала как гигантская космическая линза, увеличившая галактику примерно в 30 раз. Благодаря такому эффекту исследователи смогли разглядеть мельчайшие детали, которые обычно остаются недоступными при наблюдениях на столь колоссальных расстояниях.
На сегодняшний день MRG-M0138 классифицируется как «спящая» или «погасшая» галактика: процессы звездообразования в ней практически полностью прекратились. Центральная чёрная дыра также находится в неактивном состоянии — она не поглощает окружающее вещество с высокой интенсивностью и потому не поддается обнаружению привычными методами.
Для точного определения массы объекта астрономы задействовали спектрограф NIRSpec, установленный на борту телескопа JWST. Ученые детально проанализировали кинематику и скорости вращения звёзд в центральной зоне галактики. Огромная гравитация чёрной дыры заставляет светила двигаться с высокой скоростью, и именно по этим траекториям исследователи вычислили массу скрытого гиганта.
Как отметил руководитель исследования Эндрю Ньюман (Andrew Newman), представляющий Институт Карнеги и Университет Южной Калифорнии, уникальное сочетание непревзойденной чувствительности телескопа «Джеймс Уэбб» и природного увеличения за счёт гравитационной линзы позволило впервые задействовать этот метод для изучения столь ранних эпох существования Вселенной.
Ранее столь крупные сверхмассивные неактивные чёрные дыры удавалось находить исключительно в относительно близких к нам галактиках. Полученные данные открывают уникальную возможность понять механизмы формирования чёрных дыр в ранней Вселенной и проследить их тесную взаимосвязь с эволюцией галактик-хозяев.
Новые сведения свидетельствуют о том, что самые плотные галактики могли служить эпицентрами стремительного роста чёрных дыр уже на заре космической истории. Скорее всего, на более раннем этапе своего существования галактика MRG-M0138 была ярким квазаром — мощным источником излучения, питаемым активно аккрецирующей чёрной дырой.
Профессор Ричард Эллис (Richard Ellis) из Университетского колледжа Лондона подчеркнул, что успешное практическое применение данной методики открывает перспективы для масштабного поиска аналогичных объектов в ранней Вселенной. Это поможет детально восстановить историю эволюции сверхмассивных черных дыр и уточнить их фундаментальную роль в рождении современных галактик.
Данное открытие имеет принципиальное значение для проверки устоявшихся представлений о связи между массой центральной чёрной дыры и параметрами окружающей её галактики. До недавнего времени оставалось неясным, существовала ли эта закономерность спустя всего несколько миллиардов лет после Большого взрыва. Свежие наблюдения доказывают, что подобные взаимосвязи сформировались значительно раньше, чем считалось ранее.
