В архивах телескопа «Джеймс Уэбб» астрономы нашли объект, который может помочь понять возникновение сверхмассивных чёрных дыр. Между двумя кольцами, образовавшимися столкновением галактик, находится активная чёрная дыра — не в ядрах галактик, как полагали, а внутри облака ионизированного водорода. Исследователи считают, что она возникла сравнительно недавно из газа — минуя стадию звезды. Если это подтвердится, то речь идёт о первом возможном наблюдении прямого коллапса, существование которого ранее оставалось лишь гипотезой.
Галактика, получившая неофициальное название «Бесконечность» из-за формы, напоминающей символ бесконечности, расположена примерно в 8,5 миллиардах световых лет от нас. В результате столкновения образовались два очень компактных звездных ядра, каждое окруженного кольцом. Такая структура встречается редко, но более удивительным стало то, что между кольцами, в центре симметрии, находится активное ядро, излучающее яркие рентгеновские и радиосигналы.
Наблюдения в инфракрасном (JWST), рентгеновском (Чандра) и радиодиапазонах (Very Large Array) показали, что ядро — активно растущая чёрная дыра массой около миллиона Солнц.
Это ядро расположено не только между двумя звёздными ядрами, но и движется с такой же скоростью, как окружающий газ, исключая возможность блуждающей или выброшенной чёрной дыры.
В этом регионе наблюдается яркое излучение в линии H-альфа — спектральная линия водорода, указывающая на плотную, активную ионизированную среду. Авторы считают, что такие условия могли возникнуть при столкновении галактик. Газовые потоки были сжаты и нагреты ударными волнами, что привело к образованию плотного газового узла, обрушившегося под собственной гравитацией и превратившегося в чёрную дыру без формирования звёзд. Такой сценарий, известный как прямой коллапс, рассматривается как возможный механизм образования «тяжёлых семян» — чёрных дыр, которые могли достичь миллиардной массы уже через первые сотни миллионов лет после Большого взрыва.
Чтобы подтвердить гипотезу, учёные провели дополнительные наблюдения с помощью «Джеймса Уэбба». Наблюдения показали, что чёрная дыра находится в центре распределения горячего газа, её скорость совпадает со скоростью окружающей среды. В обоих видимых галактических ядрах содержатся собственные активные сверхмассивные чёрные дыры. Таким образом, в системе действуют сразу три чёрные дыры — и одна из них, возможно, только что появилась.
Авторы подчеркивают, что это пока не завершающий довод о прямом коллапсе. Альтернативные сценарии, такие как выброшенная чёрная дыра или скрытое третье ядро, теперь кажутся маловероятными. Астрономы впервые наблюдают условия, при которых может родиться сверхмассивная чёрная дыра прямо из газа — без участия звёзд. Это открывает путь к пониманию, как такие массивные чёрные дыры могли появиться в молодой Вселенной.