Вселенной меньше миллиарда лет, а в её центрах уже восседают чёрные дыры с массой в миллиард солнц. Согласно общепринятой картине, они росли, жадно поглощая вещество, но расчёты показывают, что «кормёжка» должна была идти почти непрерывно, а вспышки видимых квазаров длятся считанные миллионы лет. Куда же девается всё остальное аккреционное топливо? Ответ прост: большая часть роста скрыта за плотными шторами из пыли. Именно эти скрытые «космические коконы» и стал искать обзор MEOW с помощью инфракрасной камеры MIRI на телескопе Джеймс Уэбб.
Представьте себе гусеницу, которая превращается в бабочку внутри непрозрачного кокона. Со стороны не видно, что происходит внутри, но кокон нагревается, выдавая бурный метаморфоз. Примерно так же сверхмассивные чёрные дыры в юной Вселенной окутывали себя раскалённой до 1200 К углеродной пылью, становясь невидимыми для оптических телескопов вроде Хаббла. Однако инфракрасное излучение просачивается сквозь пылевую завесу, как тепло от кокона. MIRI на JWST ловит его в диапазонах 10 и 21 мкм — и тут на помощь приходит космологическое красное смещение, открытое Эдвином Хабблом: далёкие галактики удаляются, и их ультрафиолетовые и видимые фотоны, пройдя миллиарды лет, становятся инфракрасными. Это всё равно что слушать музыку, не видя оркестра, но угадывая его по вибрациям.
Анализ 43 наведений MIRI в полях GOODS-N и GOODS-S позволил выявить 16 активных ядер, и 12 из них оказались новыми — они не видны ни в одном оптическом обзоре. Для семи объектов удалось получить спектроскопию с NIRSpec, и у пяти линия Hα (впервые каталогизированная Иоганном Бальмером) оказалась узкой — верный признак так называемых АЯГ типа II, где аккреционный диск скрыт от прямого взгляда пылевым тором. Два других показали широкие линии, но с разной инфракрасной подписью: один напоминает компактные «маленькие красные точки», другой — классический квазар с мощным горячим пылевым компонентом. Болометрические светимости — от $10^{44}$.6 до $10^{46}$.4 эрг/с — говорят о том, что это не жалкие отбросы, а настоящие монстры, сравнимые по мощи с ярчайшими квазарами.
Самое поразительное — функция светимости, построенная для красных смещений 4.5–6, показала, что пространственная плотность таких скрытых чёрных дыр как минимум не уступает плотности видимых широколинейных квазаров, а при высоких светимостях даже превосходит её. Иными словами, на каждый сияющий квазар приходится как минимум один его близнец, скрытый пылью. Это переворачивает наши представления о том, как росли первые галактики и их центральные двигатели. Значительная доля аккреции происходила в режиме «тёмного роста», и полная перепись ранней Вселенной невозможна без инфракрасных ушей.
В перспективе, накопление данных MIRI на больших площадях и объединение их с рентгеновскими обзорами (например, будущая обсерватория Athena) позволит понять, какие механизмы обскурации доминируют — компактный тор или галактическая пыль, — и как эта скрытая фаза связана с химическим обогащением и звёздообразованием в родительских галактиках. Это не просто заполнение пробела в статистике; это ключ к разгадке того, как чёрные дыры успели набрать миллиарды солнечных масс за столь короткое время после Большого взрыва. Возможно, уже в ближайшие годы мы увидим, как из этих космических коконов вылупляются первые сверхмассивные гиганты.
Название MEOW — это акроним, отсылающий к кошачьему мяуканью; авторы сравнили свою охоту за скрытыми чёрными дырами с любопытством и ночным зрением кошки.