Космічна обсерваторія ім. Джеймса Вебба виявила далеку-далеку галактику, що виникла на зорі Всесвіту. Світло від неї до Землі йшло майже стільки ж, скільки минуло часу з моменту Великого вибуху. І при цьому, як показали незалежні вимірювання, в його центрі знаходиться вагома чорна діра – масою понад мільярд мас Сонця. З погляду сучасної астрофізики, пояснити такий феномен неможливо.
Перший мільярд років історії космосу викликають найбільше запитань у вчених – у найбільш ранніх з відомих чорних дір у центрі галактик разюче висока маса. Існує кілька гіпотез, що пояснюють, як вони поглинули стільки речовини за такий короткий час, проте нові спостереження відкидають деякі з цих припущень, насамперед гіпотезу “надефективного режиму харчування”.
За минулі 13,8 млрд років життя Всесвіту зірки і галактики істотно змінилися. Галактики стали більшими і набрали масу, або поглинувши навколишній газ, або злившись одна з одною. Довгий час астрономи вважали, що чорні діри теж поступово збільшувалися разом зі своїми галактиками.
Однак зростання чорних дір підпорядковується певним правилам, пише Phys.org. Речовина, що падає в чорну діру, спочатку формує навколо неї акреційний диск, що світиться. Разом вони утворюють ядро галактики. Найяскравіші з них називають квазарами. Але річ у тім, що чим вони яскравіші, тим менше речовини потрапляє в чорну діру: світло створює тиск, який заважає поглинанню частинок речовини.
Ось чому астрономи були здивовані, коли за останні 20 років спостережень за далекими квазарами розкрили існування дуже молодих чорних дір, які досягли, проте, вельми солідної маси в 10 млрд мас Сонця. Ці квазари виникли, за космічними мірками, майже одразу після Великого вибуху – менш ніж мільярд років потому. Запуск космічної обсерваторії “Вебб”, оснащеної приладом для роботи в середньому діапазоні інфрачервоного випромінювання (MIRI), який у 4000 разів чутливіший за попередні інструменти, призвів до різкого стрибка вперед у дослідженні далеких квазарів.
Астрономи з Інституту Макса Планка (Німеччина) проаналізували дані, отримані під час першого циклу спостережень телескопа “Вебб” за квазарами, що народилися через 770 млн років після Великого вибуху. Форма інфрачервоного спектра, знятого приладом MIRI, повідомила вченим властивості кільця пилу в аккреційному диску квазара J1120+0641. Цей тороїдальний об’єкт, як і механізм живлення стародавнього квазара, виявився таким самим, як і в пізніших квазарів. Єдина відмінність, яку не передбачала жодна модель раніше: більш висока температура пилу, приблизно на сто градусів вища, ніж у найдальших квазарів.
“Загалом, нові спостереження тільки збільшують загадковість: ранні квазари були жахливо нормальними. У якій би довжині хвиль їх не спостерігали, квазари були майже однаковими впродовж усієї історії Всесвіту”, – сказала Сара Бозман, головний дослідник. Не лише самі надмасивні чорні діри, але й їхній механізм живлення вже повністю “дозрів”, коли вік Всесвіту становив 5% від нинішнього.
Виключивши інші варіанти, дослідники припустили, що надмасивні чорні діри набрали масу на самому початку, тобто, були масивними від самого початку. Це не останки ранніх зірок. Вони почали формуватися, вже маючи масу сотень тисяч мас Сонця, імовірно, в результаті колапсу ранніх хмар газу.
Теорія відносності стверджує, що на перебіг часу можуть впливати різні чинники, наприклад, чорні діри або темна енергія. Вчені з Австралії зіставили дані спостережень майже 200 квазарів і дійшли висновку, що в молодому Всесвіті час текла в 5 разів повільніше, ніж зараз, ніж у молодому Всесвіті, в 5 разів повільніше, ніж зараз.