Их открытие делает эту галактику самой удаленной из обнаруженных на сегодняшний день активных сверхмассивных черных дыр.
“Мы обнаружили чрезвычайно плотный газ, который часто встречается вблизи сверхмассивных черных дыр, где происходит аккреция газа”, - объяснил главный исследователь Роберто Майолино из Кавендишской лаборатории и Института космологии Кавли Кембриджского университета в Соединенном Королевстве. “Это были первые четкие признаки того, что в GN-z11 находится черная дыра, поглощающая материю”.
С помощью Уэбба команда также обнаружила признаки ионизированных химических элементов, которые обычно наблюдаются вблизи аккрецирующих сверхмассивных черных дыр. Кроме того, они обнаружили очень мощный ветер, выбрасываемый галактикой. Такие высокоскоростные ветры обычно вызываются процессами, связанными с интенсивной аккрецией сверхмассивных черных дыр.
“NIRCam (камера ближнего инфракрасного диапазона) Уэбба обнаружила протяженный компонент, отслеживающий галактику-хозяина, и центральный компактный источник, цвета которого соответствуют цветам аккреционного диска, окружающего черную дыру”, - сказала исследователь Ханна Юблер, также из Кавендишской лаборатории и Института Кавли.
В совокупности эти данные показывают, что в GN-z11 находится сверхмассивная черная дыра массой 2 миллиона солнечных, находящаяся в очень активной фазе поглощения вещества, вот почему она такая яркая.
Вторая команда, также возглавляемая Майолино, использовала NIRSpec (спектрограф ближнего инфракрасного диапазона) Уэбба, чтобы обнаружить газообразное скопление гелия в ореоле, окружающем GN-z11.
“Тот факт, что мы не видим ничего другого, кроме гелия, предполагает, что это скопление должно быть довольно нетронутым”, - сказал Майолино. “Это то, чего ожидали теория и моделирование вблизи особенно массивных галактик этих эпох — в гало должны быть очаги первозданного газа, которые могут коллапсировать и образовать звездные скопления населения III”.
Обнаружение никогда ранее не наблюдавшихся звезд ТРЕТЬЕЙ популяции - первого поколения звезд, почти полностью сформированных из водорода и гелия, — является одной из важнейших целей современной астрофизики. Ожидается, что эти звезды будут очень массивными, очень яркими и очень горячими. Их ожидаемый признак - присутствие ионизированного гелия и отсутствие химических элементов тяжелее гелия.
Формирование первых звезд и галактик знаменует фундаментальный сдвиг в космической истории, в ходе которого вселенная эволюционировала из темного и относительно простого состояния в высокоструктурированную и сложную среду, которую мы видим сегодня.
В будущих наблюдениях Уэбба Майолино, Юблер и их команда глубже исследуют GN-z11, и они надеются усилить аргументы в пользу звезд ТРЕТЬЕЙ популяции, которые могут формироваться в ее гало.
Источник: НАСА, ЕКА, CSAъ
На главном изображении:
На этом изображении, полученном с помощью прибора космического телескопа Джеймса Уэбба NIRCam (камера ближнего инфракрасного диапазона), видна часть Северо-Восточного поля галактик. В правом нижнем углу на снимке выделена галактика GN-z11, которую можно увидеть всего через 430 миллионов лет после большого взрыва. На изображении виден расширенный компонент, прослеживающий галактику-хозяина GN-z11, и центральный компактный источник, цвета которого соответствуют цветам аккреционного диска, окружающего черную дыру.
На графике ниже:
На этом графике, состоящем из двух частей, показаны свидетельства скопления газообразного гелия в ореоле, окружающем галактику GN-z11. В верхней части, в крайнем правом углу, маленькая вставка идентифицирует GN-z11 в поле галактик. В средней рамке показано увеличенное изображение галактики. В крайнем левом углу отображается карта газообразного гелия в гало GN-z11, включая сгусток, который не отображается в инфракрасных цветах, показанных на средней панели. В нижней половине рисунка спектр показывает отчетливый “отпечаток пальца” гелия в гало. Полный спектр не показывает признаков присутствия других элементов, и это наводит на мысль, что скопление гелия должно быть довольно нетронутым, состоящим из водорода и газообразного гелия, оставшихся после большого взрыва, без значительного загрязнения более тяжелыми элементами, произведенными звездами. Теория и моделирование вблизи особенно массивных галактик этих эпох предсказывают, что в гало должны сохраниться очаги первозданного газа, которые могут коллапсировать и образовать звездные скопления ТРЕТЬЕЙ популяции.
Дополнительные материалы
