С помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб» астрономы впервые наблюдали звездный свет от двух галактик ранней Вселенной, в центре которых находятся активно растущие сверхмассивные черные дыры (квазары). Они сформировались, когда Вселенной было меньше миллиарда лет.
Квазары — одни из самых ярких объектов во Вселенной. Они представляют собой молодые активные ядра галактик, в центре которых сверхмассивные черные дыры стремительно «собирают» окружающее вещество и формируют аккреционный диск. Излучение, связанное с аккрецией материала на порядки, превосходит свечение остальных звезд галактик. Поэтому за светом квазара на большом расстоянии так сложно обнаружить галактику, в которой он находится.
Астрономы использовали телескоп «Джеймс Уэбб» для наблюдения за квазарами HSC J2236+0032 и HSC J2255+0251, с красными смещениями 6,4 и 6,34, которое соответствует периоду, когда Вселенной было примерно 860 млн лет. Эти квазары выбрали из-за относительно низкой светимости, которая создает меньше «помех» для изучения галактик.
Исследователи «сфотографировали» излучение квазара в инфракрасном диапазоне на длинах волн 3,56 и 1,5 мкм. С помощью моделирования и вычитания бликов от аккрецирующих черных дыр они восстановили изображения соответствующих галактик.
Квазар HSC J2236+0032: общий фон (слева), снимок квазара (в центре) и очищенное изображение родительской галактики (справа). Изображение: Ding, Onoue, Silverman, et al., JWST NIRCam.
Фотометрический анализ показал, что эти две галактики обладали большой массой — в 130 и 34 млрд раз больше массы Солнце. При этом на долю сверхмассивных черных дыр приходится 1,4 и 0,2 млрд солнечных масс. Соотношение между массой галактики и массой черной дыры в этих системах примерно соответствует известным по соседним «современным» галактикам пропорциям.
Полученные данные и дальнейшие наблюдения помогут астрономам понять, как в ранней Вселенной всего за несколько сотен миллионов лет сформировались массивные черные дыры, собравшие массу миллионов и миллиардов Солнц.
