Если бурную молодую Вселенную представить, как новые районы быстро растущего мегаполиса, то юные черные дыры будут местными подростковыми бандами. Рентгеновский телескоп Chandra показал, что в те годы космос был полон довольно крупными и молодыми черными дырами, которые вели себя довольно агрессивно.

То самое изображение CDFS, дополненное наблюдениями в видимом и ИК-диапазонах (фрагмент)
Сверхмассивная черная дыра, растущая в непростых условиях ранней Вселенной
Очень юная галактика в очень юной Вселенной

Еще лет 10 назад на орбитальном рентгеновском телескопе Chandra был поставлен интересный опыт. Его навели на определенную узкую (16 минут в диагонали) область неба в южном созвездии Печь, и делали снимок в течение 6 недель. В результате и получилось известное детальнейшее изображение, получившее собственное название — Chandra Deep Field South (CDFS). В сочетании с данными о той же области неба в оптическом и ИК-диапазоне, CDFS позволяет получать информацию о примерно 200 очень далеких и древних галактиках. Из той области, когда Вселенной было 800−950 млн лет от роду.

«До сих пор мы не понимали, как ведут себя в таких молодых галактиках черные дыры, и есть ли они там вообще, — говорит Иезекиль Трейстер (Ezequiel Treister), один из астрономов, которые недавно провели новый анализ данных CDFS. — Теперь стало ясно, что они там есть, и что «взрослеют» они, как начинающие бандиты».

Во-первых, они отличаются очень большими размерами, приближающимися к размеру квазаров — очень мощных источников излучения, которые создает материя, падающая в сверхмассивные черные дыры в недрах современных галактик. Окрестности дыр, обнаруженных на CDFS, излучают примерно в сотню раз слабее них, а сами дыры весят примерно в тысячу раз меньше.

Кроме того, обнаружилось, что такие быстро растущие сверхмассивные дыры имеются минимум у 30% (а максимум — у 100%) молодых галактик, зафиксированных на изображении CDFS. Если экстраполировать эти данные, полученные для очень небольшого участка Вселенной, на всю нее, то получится, что в молодом космосе было минимум 30 млн сверхмассивных черных дыр. Авторы исследования считают, что именно это поколение «подростков» и превратилось со временем в тех дыр-великанов, которые мы наблюдаем сегодня, почти 13 млрд. лет спустя.

Пока что это первое наблюдение молодых черных дыр в ранней Вселенной, хотя их существование и предсказывалось теоретиками. В самом деле, окруженные плотными газопылевыми облаками, они остаются невидимыми в оптическом диапазоне, и лишь высокоэнергетические фотоны рентгеновского излучения способны проникать сквозь пыль, открывая нам и спрятанные внутри объекты.

Судя по всему, образование и рост галактик уже с первых шагов происходили в тесном и важном взаимодействии с крупными черными дырами — возможно, с самого рождения. Так что если сегодня сверхмассивные дыры и крупные галактики принято рассматривать в неразрывной связи друг с другом, как некий тандем, результат взаимной обусловленности, то и для далекого прошлого такой взгляд может быть не лишен справедливости.

Этот «симбиоз», видимо, существовал с самого начала, и черные дыры играли в нем ту же роль «плохого напарника», проявляя всю свою всепожирающую сущность буквально с младых ногтей.

Читайте также: «Квазар-прародитель».

По пресс-релизу NASA