Астрономы с помощью телескопа Джеймс Уэбб перевернули привычную картину рождения галактик. Раньше считалось, что сначала появляются галактики, а внутри них из умирающих звезд постепенно формируются черные дыры. Но новое исследование показывает, что все могло быть с точностью до наоборот.
Объектом изучения стала загадочная «маленькая красная точка» QSO1 (далекая протогалактика), существовавшая уже через 700 миллионов лет после Большого взрыва. Ее уникальность не только в большом возрасте, но и в том, что гравитационное поле скопления галактик Abell 2744 (скопление Пандоры) действует как гигантская линза, увеличивая изображение QSO1 и создавая его копии в трех разных точках неба.
Ученые измерили, как газ вращается вокруг ее центра, и обнаружили идеальное кеплеровское движение — такой же четкий порядок, как у планет вокруг Солнца. Это позволило впервые напрямую рассчитать массу черной дыры в ранней Вселенной. Результат оказался удивительный: около 50 миллионов солнечных масс!
Самое интересное здесь даже не размер, а доля массы черной дыры в общей массе системы. Она составляет минимум две трети от всей QSO1. Для сравнения: в современных галактиках сверхмассивные черные дыры весят не более одной десятой процента от массы своей «хозяйки». Кроме того, газ вокруг черной дыры состоит почти из чистого водорода и гелия, без тяжелых элементов, которые неизбежно возникают при звездных коллапсах.
В итоге исследователи пришли к выводу, что перед ними прямое доказательство существования первичных черных дыр или черных дыр прямого коллапса. Они родились огромными с самого начала — без долгого «выращивания» из звездных остатков. Более того, похоже, что в ранней Вселенной сначала появилась эта гигантская черная дыра, и только потом вокруг нее начала формироваться галактика, а не наоборот.