Недавно ученые исследовали квазар J1120+0641, один из самых отдаленных от нас объектов подобного типа, с помощью инструмента MIRI, установленного на космическом телескопе James Webb. Ожидания от этого исследования были высокими: ученые надеялись найти в нем что-то необычное, что могло бы пролить свет на загадочные процессы роста сверхмассивных черных дыр в ранней Вселенной. Однако результаты оказались неожиданными — квазар J1120+0641 оказался удивительно нормальным.
Сверхмассивные черные дыры в ранней Вселенной продолжают удивлять ученых. Согласно действующим теориям, черные дыры должны начинать свое существование как относительно небольшие зародыши и постепенно расти, поглощая окружающее вещество. Этот процесс должен занимать миллиарды лет, что делает обнаружение гигантских черных дыр в ранней Вселенной крайне неожиданным.
За последние 20 лет исследователи неоднократно находили в глубинах космоса сверхмассивные черные дыры с массой в миллиарды раз большей, чем у Солнца, существующие всего через несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва. Объяснить их быстрое появление с точки зрения современных теорий пока не удается, поэтому изучение таких объектов, как квазар J1120+0641, имеет огромное значение для космологии.
Квазары — это активные галактические ядра, содержащие сверхмассивные черные дыры, поглощающие огромное количество вещества. В процессе аккреции газ закручивается вокруг черной дыры в виде диска, излучающего колоссальное количество энергии. Это позволяет ученым наблюдать за этими объектами и изучать процессы, происходящие в центрах галактик.
Квазар J1120+0641 был обнаружен давно и привлек внимание ученых благодаря своему высокому красному смещению z=7, что означает, что мы видим его таким, каким он был всего через 770 млн лет после Большого взрыва. До недавнего времени недостаток мощных инструментов мешал ученым изучить этот объект более детально.
Камера MIRI (Mid-Infrared Instrument) на космическом телескопе James Webb способна наблюдать объекты в среднем инфракрасном диапазоне с чувствительностью, превышающей возможности предыдущих инструментов в 4000 раз. Это делает ее идеальной для исследования далеких квазаров, таких как J1120+0641. Именно поэтому J1120+0641 был определен как одна из самых приоритетных целей для исследования на телескопе James Webb еще до его запуска.
В январе 2023 года ученые начали наблюдения за квазаром J1120+0641 с помощью камеры MIRI, ожидая найти в его аккреционном диске что-то необычное, что могло бы объяснить невероятно быстрый рост сверхмассивных черных дыр. Однако результаты оказались неожиданными: аккреционный диск квазара оказался таким же, как предсказывают имеющиеся физические теории, за исключением того, что он на 1300 К горячее, чем у других подобных объектов.
Хотя квазар J1120+0641 не предоставил ученым ожидаемых сенсационных открытий, он не разочаровал их. Наоборот, полученные данные позволяют сузить круг возможных объяснений быстрого роста черных дыр в ранней Вселенной. Если в аккреционных дисках таких далеких объектов нет ничего необычного, значит, разгадка может крыться в других процессах или условиях, которые еще предстоит обнаружить и изучить. Таким образом, даже "скучные" результаты наблюдений могут приближать нас к пониманию фундаментальных процессов, происходивших в ранней Вселенной.
