Галактика CANUCS-LRD-z8.6, которую обнаружил инфракрасный космический телескоп «Джеймс Уэбб», существовала спустя немногим больше 500 миллионов лет после Большого Взрыва и содержит необычно массивную для той эпохи черную дыру. Свойства объекта требуют корректировки стандартных теорий, описывающих рост сверхмассивных черных дыр. Статья опубликована в журнале Nature Communications.
Необычно массивные черные дыры в галактиках и квазарах, существовавших в первый миллиард лет после Большого Взрыва, — это одна из нерешенных проблем в современной астрофизике. Для того, чтобы объяснить очень быстрый набор массы этими объектами, ученые используют теории, включающие в себя эпизодическую аккрецию со светимостью на уровне или выше предела Эддингтона и разнообразные зародыши, с которых стартует рост черной дыры, в том числе черные дыры прямого коллапса и экзотические первичные черные дыры.
Группа астрономов во главе с Робертой Триподи (Roberta Tripodi) из Люблянского университета сообщила об обнаружении самой далекой на текущий момент активной галактики CANUCS-LRD-z8.6. Она найдена в окрестностях скопления галактик MACS J1149.5+2223 в рамках глубокого обзора CANUCS (NIRISS Unbiased Cluster Survey) и исследована при помощи приборов NIRCam и NIRSpec «Джеймса Уэбба».
Красное смещение CANUCS-LRD-z8.6 составляет 8,631, что позволяет ей немного обойти предыдущего рекордсмена по дальности. Галактика характеризуется большой звездной массой (4,5 × 109 масс Солнца), очень малой общей металличностью (менее 0,1-0,2 солнечной), значительной скоростью звездобразования (около 50 масс Солнца в год) и компактностью (эффективный радиус менее 70 парсеков). Спектры говорят о наличии в системе ионизированного и горячего газа, а также активного ядра, содержащего сверхмассивную черную дыру с расчетной массой 108 масс Солнца. Свойства CANUCS-LRD-z8.6 позволяют причислить ее к недавно обнаруженной популяции маленьких красных точек — необычных по свойствам далеких активных ядер. Предполагается, что активное и яркое в ультрафиолетовом диапазоне ядро в этой галактике окружено неоднородным пылевым тором, а активное звездообразование ответственно за рождение облаков пыли, затеняющей излучение звезд.
Соотношение между массами CANUCS-LRD-z8.6 и ее черной дыры не вписывается в стандартные теории роста сверхмассивных черных дыр. Свойства системы можно объяснить, если предположить, что зародышем была тяжелая черная дыра, возникшая из остатков звезд популяции III или из-за прямого коллапса газовых облаков, которая затем переживала периоды аккреции вблизи или выше предела Эддингтона. Возможно, галактика представляет собой важное эволюционное звено между массивными черными дырами из очень ранней Вселенной и яркими квазарами, наблюдаемыми при красном смещении около шести.
«Джеймсу Уэббу» также удалось обнаружить рекордно далекие на сегодня спиральные галактики, протоскопления галактик и просто галактики.