В глубинах далёкой Вселенной астрономы обнаружили чёрную дыру, которая нарушает общепринятые правила. Далёкий квазар RACS J0320-35 растёт со скоростью, в 2,4 раза превышающей предел Эддингтона, что бросает вызов современным представлениям о росте чёрных дыр на заре космоса.
Объект под названием RACS J0320-35 находится так далеко, что его свету потребовалось 12,8 млрд лет, чтобы достичь нас. Это означает, что мы видим его таким, каким он был всего через 920 млн лет после Большого взрыва.
Даже в ту раннюю эпоху масса этой чёрной дыры уже примерно в миллиард раз превышала массу Солнца, а её рентгеновское излучение было ярче, чем у любой другой чёрной дыры, найденной в первый миллиард лет существования Вселенной.
В совокупности эти факты складываются в удивительную картину. Чёрная дыра, по-видимому, поглощает материю гораздо быстрее, чем позволяет теоретический предел. «Было немного шокирующе видеть, как эта чёрная дыра растёт не по дням, а по часам», — сказал Лука Игина, автор исследования RACS J0320-35.
Исследование началось с яркого удалённого объекта RACS J0320-35, впервые замеченного во время крупного радиообзора с помощью австралийского комплекса радиотелескопов ASKAP (Australian Square Kilometre Array Pathfinder).
Последующие наблюдения с помощью телескопов в Чили, включая Камеру тёмной энергии и Южный телескоп «Джемини», подтвердили расстояние до объекта и показали, это квазар — галактика, питаемая сверхмассивной чёрной дырой, которая поглощает газ и светит так ярко, что затмевает другие галактики.
Однако только после наблюдений в рентгеновском диапазоне с помощью телескопа «Чандра» (Chandra — космическая рентгеновская обсерватория НАСА) в 2023 году астрономы поняли, что делает этот квазар особенным. Когда материя падает в чёрную дыру, она нагревается и излучает свет, включая мощные рентгеновские лучи.
Обычно этот процесс ограничен так называемым пределом Эддингтона (теоретический баланс, при котором давление излучения от падающего вещества препятствует падению нового материала).
Это своего рода естественный ограничитель скорости, с которой может расти чёрная дыра. Удивительно, но данные показали, что RACS J0320-35 преодолевает этот космический скоростной барьер.
Выяснилось, что чёрная дыра растёт со скоростью, примерно в 2,4 раза превышающей предел Эддингтона. Это означает, что она ежегодно поглощает массу, эквивалентную от 300 до 3000 наших солнц.
Это самая высокая скорость, когда-либо зафиксированная для чёрной дыры в первый миллиард лет существования Вселенной.
Что означает такой стремительный рост чёрной дыры
До сих пор астрономы считали, что единственным способом для ранних чёрных дыр достичь массы в миллиард солнечных масс было родиться уже огромными — около 10 000 масс Солнца — в результате прямого коллапса гигантских облаков первичного газа.
Однако, если RACS J0320-35 действительно подпитывалась с такой экстремальной скоростью в течение длительного времени, она могла начать свой рост, будучи гораздо меньше — с массой менее 100 солнц, подобно чёрным дырам, образующимся после
смерти массивных звёзд.
Это открывает новый путь для объяснения того, как появились эти космические гиганты.
«Зная массу чёрной дыры и выяснив, как быстро она растёт, мы можем провести расчёты в обратном порядке, чтобы оценить, какой массивной она могла быть при рождении. С помощью этого расчёта мы теперь можем проверять различные гипотезы о том, как рождаются чёрные дыры», — сказал Альберто Моретти, один из авторов исследования и научный сотрудник обсерватории INAF-Brera в Италии.
Кроме того, этот квазар также производит джеты (струи частиц, движущиеся со скоростью, близкой к скорости света) — редкая особенность среди квазаров. Исследователи подозревают, что его необычно быстрый рост может быть связан с образованием этих джетов.
Таким образом, это открытие — не просто рекорд. Оно бросает вызов устоявшимся теориям о рождении и росте чёрных дыр и может изменить наше понимание эволюции ранней Вселенной.
Если чёрные дыры могут расти так быстро, учёным, возможно, не придётся прибегать к экзотическим и редким условиям для объяснения существования чёрных дыр массой в миллиард солнц так скоро после Большого взрыва.
Вместо этого, обычные чёрные дыры, образовавшиеся из коллапсирующих звёзд, могли получить шанс быстро набрать массу при подходящих условиях.
Однако остаётся большой вопрос: действительно ли RACS J0320-35 поддерживает такой экстремальный рост на протяжении сотен миллионов лет, или же это просто кратковременный всплеск активности? И как именно её мощные джеты связаны с этим быстрым ростом?
Чтобы найти ответы, астрономы планируют искать и изучать другие квазары, нарушающие правила, с помощью телескопа «Чандра» и будущих обсерваторий.
По информации https://dzen.ru/a/aNEHKKnXJl4z3dcO
Обозрение "Terra & Comp".
