На протяжении долгого времени ученые пытались раскрыть тайну формирования первых сверхмассивных черных дыр. Наблюдения показывали, что подобные объекты с массой в несколько миллиардов солнечных существовали уже в ранней Вселенной. Следовательно, образовавшиеся в результате коллапса звезд первого поколения черные дыры должны были очень быстро вырасти.
Сверхмассивная черная дыра (симуляция). Источник: NASA
Но астрономы никак не могли найти «питательной среды», чтобы объяснить столь стремительный рост. Еще сильнее усложняли картину данные, полученные при помощи комплекса радиотелескопов ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) в чилийской пустыне Атакама. Они выявили в ранних галактиках большое количество газа и пыли, задействованных в процессах активного звездообразования. Анализ результатов наблюдений ALMA говорил о том, что для «питания» черных дыр должно было остаться совсем немного вещества.
Чтобы разрешить это противоречие, международная команда астрономов использовала установленный на Очень большом телескопе Европейской Южной обсерватории (VLT ESO) приемник MUSE для наблюдений квазаров — крайне ярких галактик, в центре которых расположены активные сверхмассивные черные дыры. Была исследована выборка из 31 такого объекта, расположенного на самом краю наблюдаемой Вселенной. Испущенному ими свету потребовалось более 12,5 млрд лет, чтобы добраться до Земли. Мы видим эти объекты такими, какими они были во времена, когда возраст нашего мира составлял всего 870 млн лет.
Выяснилось, что 12 из них окружены гигантскими газовыми гало, состоящими из плотных облаков холодного водорода и простирающимися на 100 тыс. световых лет от центров галактик. Эти гало тесно связаны с квазарами, обеспечивая прекрасный «источник питания» как для сверхмассивных черных дыр, так и для бурного звездообразования.
