Ученые проанализировали данные, полученные с помощью двух космических телескопов НАСА — рентгеновской обсерватории Chandra и телескопа имени Джеймса Уэбба. Они обнаружили признаки существования растущей черной дыры, когда Вселенной было только 470 миллионов лет после Большого взрыва.
Сверхмассивная черная дыра расположена в галактике UHZ1 в направлении галактического скопления Abell 2744, находящегося на расстоянии 3,5 миллиарда световых лет. Однако данные телескопа Уэбба показывают, что UHZ1 находится гораздо дальше скопления — в 13,2 миллиарда световых лет от Земли. Это соответствует времени существования Вселенной, которое составляло всего три процента от ее текущего возраста.
В течение двух недель наблюдений Chandra раскрыла присутствие в галактике сверхгорячего газа, испускающего рентгеновское излучение. Свет от самой галактики и рентгеновские лучи были усилены в четыре раза благодаря гравитационному линзированию из-за присутствия Abell 2744, что позволило астрономам обнаружить источник интенсивного излучения.
Оказалось, что черная дыра на раннем этапе своего формирования уже была гигантской. Ее масса оценивается между 10 и 100 миллионами масс Солнца, что сравнимо с массой всех звезд в UHZ1. Это сильно контрастирует со сверхмассивными черными дырами в окрестностях Млечного Пути, которые имеют массу лишь в десятые доли процента от массы родительских галактик. Открытие согласуется с теоретическими предсказаниями, сделанными в 2017 году профессором астрономии Йельского университета Приямвадой Натараян, и согласно которым сверхмассивные черные дыры образуются в результате коллапса большого облака газа.
Известно, что многие сверхмассивные черные дыры уже существовали менее чем через 700 миллионов лет после Большого взрыва, однако их происхождение оставалось загадкой. Предполагается, что зародыши первых черных дыр являются либо легкими остатками первых звезд, либо тяжелыми объектами, возникшими в результате прямого коллапса газовых облаков.