Детальное изучение удаленных квазаров показало снижение процессов звездообразования на фоне чрезвычайно активных черных дыр в центрах галактик. Возможно, в эпоху ранней Вселенной черные дыры могли стать сдерживающим фактором для прогресса.
С помощью широкоугольного обзора телескопа Subaru астрономы выявили квазары, питающиеся сверхмассивными черными дырами. Затем они провели их изучение при помощи космического телескопа «Джеймс Уэбб» (JWST). Исследование продемонстрировало, как формировались галактики и их центральные черные дыры 12,9 миллиарда лет назад.
На основании наблюдений с использованием JWST команда установила, что родительские галактики этих квазаров увеличили свою массу очень давно, а сейчас процессы звездообразования в них замедляются. Это служит важным доказательством того, что сверхмассивные черные дыры сыграли значительную роль в формировании самых ранних и быстроразвивающихся галактик.
Это открытие стало возможным благодаря сочетанию широкоугольного обзора телескопа Subaru и высокой чувствительности JWST в инфракрасном диапазоне. Результаты работы опубликованы в журнале Nature Astronomy.
В центрах галактик располагаются сверхмассивные черные дыры, масса которых колеблется от миллионов до десятков миллиардов солнечных масс.
Черные дыры обычно делятся на черные дыры звездной массы и сверхмассивные черные дыры. Первые формируются в конце жизненного цикла крупных горячих звезд, тогда как сверхмассивные черные дыры находятся исключительно в центрах галактик. Считается, что они возникли на ранних этапах формирования галактик и увеличивались за счет поглощения окружающего вещества на протяжении космического времени. В период своей активности эти черные дыры поглощают материю в таких объемах, что не могут ее полностью «усвоить». Они излучают избыток энергии, благодаря чему их окружение становится видимым в виде ярких квазаров.
Наблюдения за ближайшими галактиками показывают значительную корреляцию между массой галактики и массой её центральной черной дыры. Это позволяет предположить, что галактики и черные дыры развивались совместно на протяжении космического времени — данный процесс называется «совместной эволюцией» (коэволюцией). Тем не менее, остается неясным, когда и как началась эта совместная эволюция. Для понимания ее ранних этапов астрономам необходимо наблюдать далекие галактики в ранней Вселенной и отделить вклад их звезд от активности черных дыр.
Международная группа ученых, включая специалистов из Института физики и математики Вселенной Кавли (Kavli IPMU, WPI) при Токийском университете и Национальной астрономической обсерватории Японии, проводила наблюдения за двумя квазарами, J2236+0032 и J1512+4422, находящимися на расстоянии 12,9 миллиардов световых лет от Земли, с использованием ближней инфракрасной спектроскопии (NIRSpec) телескопа JWST.