Какими рождались самые первые галактики, как они росли и зрели ли уже в их центрах сверхмассивные черные дыры – на эти вопросы ответил орбитальный рентгеновский телескоп Chandra.

Исследовать первые галактики, уже существовавшие 800-950 млн лет после Большого взрыва, помог астрономам Глубокий обзор южного неба (Chandra Deep Field South), проведенный в диапазоне энергий 0,5-8 килоэлектронвольт.

«До этого мы не знали, что за черные дыры были в этих галактиках, и были ли они там вообще», -- пояснил Изикуэл Трейстер (Ezequiel Treister), автор исследования из Гавайского университета (University of Hawaii). «Теперь мы знаем, что они существовали и росли как на дрожжах», -- добавил он.

Дырявое детство

Анализ показал, что от 30 до 100 процентов выбранных удаленных галактик, существовавших в первый миллиард лет после Большого взрыва, уже содержали в своих центрах сверхмассивные черные дыры. Экстраполируя данные от выбранного участка неба, ученые подсчитали, что раннюю Вселенную уже населяли как минимум 30 миллионов сверхмассивных черных дыр. «Похоже, мы целиком нашли популяцию самых юных черных дыр. Мы считаем, что впоследствии они выросли в сотни и тысячи раз и стали такими, какими мы видим их сегодня, спустя 13 млрд лет», -- пояснил соавтор работы Кевин Шавински из Йельского университета (Yale University).

Первые черные дыры были окружены толстыми коконами газа и пыли, которые падали на дыру в виде горячих аккреционных дисков. Эти непрозрачные завесы не пропускали ни видимый свет, ни ультрафиолетовое излучение, рождавшиеся в дисках. Вот почему большинство оптических телескопов сегодня не в силах изучить те первобытные черные дыры. Однако эти завесы могли скрыть все, кроме высокоэнергичных фотонов рентгеновского излучения, которые и способен зарегистрировать телескоп Chandra. Наблюдения показали, что рост галактик в ранней Вселенной шел параллельно с ростом черных дыр. «Наблюдая за современной Вселенной, астрономы считают, что черные дыры и галактики растут одновременно. Мы показали, что такие взаимозависимые отношения существовали с самых ранних времен», -- пояснила Прия Натараджан, соавтор работы. Статья про черные дыры опубликована в журнале Nature.