Астрономы из Йельского и Копенгагенского университетов обнаружили необычную систему столкновения далеких галактик, которая по форме напоминает символ ∞. Она получила название «Галактика Бесконечность» и может стать первым прямым свидетельством существования так называемых черных дыр прямого разрушения. Результаты исследования опубликованы в Astrophysical Journal Letters.
Изображение галактики ученые получили с помощью космического телескопа James Webb, а также дополнили данными рентгеновской обсерватории Chandra. Свет от этой системы идет к нам более 13,5 млрд лет, то есть мы видим ее такой, какой она была, когда Вселенной было всего около 470 млн лет. В ее структуре заметно два ярких ядра галактик, где располагаются сверхмассивные черные дыры. Но самая интересная — третья потенциальная черная дыра в точке их столкновения. Именно она может быть новорожденной и образованной совершенно иным способом, чем обычно.
Обычно черные дыры возникают тогда, когда массивные звезды умирают и коллапсируют под действием собственной гравитации. Однако в астрофизике существует другая гипотеза: черные дыры могут формироваться непосредственно из гигантских облаков газа — это так называемый механизм direct collapse («прямое разрушение»). Такой сценарий объяснил бы появление сверхмассивных черных дыр в ранней Вселенной, когда еще не было достаточно времени для эволюции и слияния звездных черных дыр в сверхтяжелых космических гигантов.
«Во время столкновения газ в этих двух галактиках шокируется и сжимается. Это сжатие может быть достаточным, чтобы образовался плотный узел, который впоследствии коллапсировал в черную дыру, — объясняет профессор астрономии и физики Йельского университета Питер ван Доккум. — Хотя такие столкновения — редкие события, подобные экстремальные условия плотности газа, вероятно, были достаточно распространены на ранних этапах существования Вселенной, когда только начали формироваться первые галактики».
Впрочем, ученые оставляют пространство для других сценариев. Возможно, загадочная «третья черная дыра» — это вовсе не новорожденная черная дыра, а объект, выброшенный из соседней галактики. Другой вариант — астрономы наблюдают столкновение не двух, а трех галактик, и третья просто скрыта от их взгляда.
«Мы не можем однозначно сказать, что нашли черную дыру прямого разрушения. Но мы можем сказать, что эти новые данные усиливают аргументы в пользу того, что мы видим только что родившуюся черную дыру, и одновременно отвергают некоторые альтернативные объяснения», — подытожил ван Доккум в блоге NASA.
Если «Галактика Бесконечность» действительно содержит черную дыру, возникшую непосредственно из газового облака, это станет первым прямым подтверждением существования «тяжелых семян» черных дыр. Такое открытие поможет понять, как в первые сотни миллионов лет после Большого взрыва могли появиться гиганты с массами как миллиарды Солнц.
