Рекордный рост: «Чандра» обнаружила сверхмассивную черную дыру, нарушающую законы физики

С помощью данных рентгеновской обсерватории NASA «Чандра» астрономы зафиксировали уникальный космический объект — сверхмассивную черную дыру, масса которой увеличивается с невероятной, рекордной скоростью. Это открытие дает ученым ключ к разгадке одной из главных тайн ранней Вселенной: как подобные гиганты успели сформироваться и достичь колоссальных размеров всего через несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва.

Древний гигант в молодой Вселенной

Обнаруженная черная дыра обладает массой, сопоставимой с миллиардом наших Солнц. Она находится на огромном расстоянии в 12,8 миллиарда световых лет от Земли. Это означает, что мы наблюдаем за объектом, который существовал в эпоху, когда возраст Вселенной составлял всего около 920 миллионов лет. Данный квазар, получивший обозначение RACS J0320-35, излучает в рентгеновском диапазоне мощнее, чем любой другой известный объект того же раннего периода.

Двигатель невероятной яркости

Эта черная дыра является сердцем квазара — невероятно яркого космического маяка, чье сияние затмевает целые галактики. Источником его энергии служит гигантский аккреционный диск: материя, падающая на черную дыру, разогревается до огромных температур и излучает колоссальное количество энергии. Хотя сам квазар был открыт два года назад, именно наблюдения «Чандры» в 2023 году раскрыли его истинную уникальность. Данные показали, что темп поглощения материи и роста черной дыры превышает теоретически допустимый предел.

«Было несколько шокирующе увидеть, как эта черная дыра растет семимильными шагами», — поделился впечатлениями руководитель исследования Лука Игина из Центра астрофизики Гарвард и Смитсоновского института.

Превзойдя предел Эддингтона

Существует фундаментальный физический барьер для роста черных дыр, известный как предел Эддингтона. Когда материя падает слишком быстро, создаваемое ею же излучение начинает оказывать обратное давление, которое может оттолкнуть вещество и остановить дальнейшую аккрецию. Таким образом, гравитация и давление излучения приходят в равновесие, задавая максимальную теоретическую скорость роста.

Ученые полагают, что для достижения миллиарда солнечных масс за первый миллиард лет жизни Вселенной черные дыры, растущие в рамках этого предела, должны были иметь аномально большую начальную массу — порядка 10 000 солнечных. Это могло произойти в результате прямого коллапса гигантских газовых облаков, что является крайне редким сценарием.

Обратите внимание: Астрономы обнаружили необычный пульсар.

Альтернативный сценарий: сверхбыстрый рост

Однако данные по RACS J0320-35 указывают на иной путь. Анализ спектра, полученного «Чандрой», показал, что черная дыра растет со скоростью, примерно в 2,4 раза превышающей предел Эддингтона. Если этот темп сохранялся длительное время, то объект мог начать свою жизнь гораздо скромнее — как черная дыра звездной массы (менее 100 солнечных), образовавшаяся после коллапса массивной звезды. Сверхбыстрый рост позволил бы ей «догнать» гигантов, родившихся большими.

«Зная массу черной дыры и скорость ее роста, мы можем работать в обратном направлении, чтобы оценить, насколько массивной она могла быть при рождении, — пояснил соавтор исследования Альберто Моретти. — С помощью этих расчетов мы теперь можем проверить различные теории о том, как рождаются черные дыры».

Связь с релятивистскими джетами

Открытие также проливает свет на другую загадку. У квазара RACS J0320-35 наблюдаются мощные релятивистские струи (джеты), вырывающиеся из его окрестностей почти со скоростью света. Подобные явления редко встречаются у квазаров столь ранней эпохи. Ученые предполагают, что экстремально быстрый рост черной дыры может быть тем самым триггером, который запускает формирование таких высокоэнергетических выбросов.

Как был открыт рекордсмен

Квазар был первоначально обнаружен в ходе обзора радиотелескопом Australian Square Kilometer Array Pathfinder с использованием оптических данных Камеры темной энергии. Точное расстояние до него было определено с помощью телескопа Джемини-Юг в Чили.

Статья с результатами этого groundbreaking исследования была принята к публикации в авторитетном журнале The Astrophysical Journal. Работа обсерватории «Чандра», которая сделала это открытие возможным, координируется NASA и Смитсоновской астрофизической обсерваторией.

Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.

Источник статьи: Астрономы, используя данные рентгеновской обсерватории NASA «Чандра», обнаружили сверхмассивную черную дыру, которая растет с рекордной скоростью.