Галактики не случайно разбросаны по вселенной. Они собираются не только в скопления, но и в огромные взаимосвязанные филаментарные структуры с гигантскими пустынями между ними. Эта "космическая паутина" начала свое существование тонкой и стала более отчетливой с течением времени, поскольку гравитация собирала вещество вместе.
Астрономы, используя космический телескоп Джеймса Уэбба НАСА, обнаружили нитеподобное расположение 10 галактик, существовавших всего через 830 миллионов лет после Большого взрыва. Эта структура длиной 3 миллиона световых лет является основой для светящегося квазара - галактики с активной сверхмассивной черной дырой в ее центре. Команда считает, что филамент со временем превратится в массивное скопление галактик, подобное хорошо известному Скоплению Волосова в ближайшей вселенной.
"Я был удивлен тем, насколько длинным и узким оказался этот филамент", - сказал член команды Сяохуй Фан из Университета Аризоны в Тусоне. "Я ожидал найти что-то, но не ожидал такой длинной, отчетливо тонкой структуры."
"Это одна из самых ранних филаментарных структур, когда-либо обнаруженных рядом с далеким квазаром", - добавил Фейге Ванг из Университета Аризоны в Тусоне, главный исследователь этой программы.
Это открытие сделано в рамках проекта ASPIRE (A SPectroscopic survey of biased halos In the Reionization Era), целью которого является изучение космической среды самых ранних черных дыр. Всего в рамках программы будут изучены 25 квазаров, существовавших в первый миллиард лет после Большого взрыва, времени, известному как Эпоха Реионизации.
"Последние два десятилетия исследований в космологии дали нам прочное понимание того, как формируется и развивается космическая паутина. ASPIRE стремится понять, как включить возникновение самых ранних массивных черных дыр в нашу текущую историю формирования космической структуры", - объяснил член команды Джозеф Хеннави из Университета Калифорнии, Санта-Барбара.
Растущие монстры
Другая часть исследования изучает свойства восьми квазаров в молодой вселенной. Команда подтвердила, что их центральные черные дыры, существовавшие менее миллиарда лет после Большого взрыва, имеют массу от 600 миллионов до 2 миллиардов раз массы нашего Солнца. Астрономы продолжают искать доказательства, чтобы объяснить, как эти черные дыры могли так быстро вырасти до таких огромных размеров.
"Для того чтобы образовать эти сверхмассивные черные дыры за такое короткое время, должны быть удовлетворены два критерия. Во-первых, необходимо начать рост с массивной 'семенной' черной дыры. Во-вторых, даже если это семя начинается с массы, эквивалентной тысяче Солнц, оно все равно должно поглотить миллион раз больше вещества с максимально возможной скоростью в течение всей своей жизни", - пояснил Ванг.
"Эти беспрецедентные наблюдения предоставляют важные подсказки о том, как формируются черные дыры. Мы узнали, что эти черные дыры находятся в массивных молодых галактиках, которые обеспечивают резервуар топлива для их роста", - сказал Джиньи Янг из Университета Аризоны, руководящий исследованием черных дыр в рамках проекта ASPIRE.
Также телескоп Уэбб предоставил лучшие доказательства того, как ранние сверхмассивные черные дыры потенциально регулируют формирование звезд в своих галактиках. В процессе поглощения вещества сверхмассивные черные дыры также могут создавать мощные выбросы материи. Эти ветры могут распространяться далеко за пределы самой черной дыры, на галактическом масштабе, и могут оказывать значительное влияние на формирование звезд.
"Мощные ветры от черных дыр могут подавлять формирование звезд в галактике-хозяйке. Такие ветры наблюдались в ближайшей вселенной, но никогда не были непосредственно зафиксированы в Эпоху Реионизации", - сказал Янг. "Масштаб ветра связан с структурой квазара. В наблюдениях с помощью телескопа Уэбб мы видим, что такие ветры существовали в ранней вселенной."
Эти результаты были опубликованы в двух статьях в журнале "The Astrophysical Journal Letters" 29 июня.
Оригинальная статья NASA: https://www.nasa.gov/feature/goddard/2023/nasa-s-webb-identifies-the-earliest-strands-of-the-cosmic-web
