Космічний апетит: надмасивна чорна діра росте в 13 разів швидше, ніж очікувалося

Японські астрономи з університетів Васеда та Тохоку виявили в ранньому Всесвіті незвичайний об’єкт, який ставить під сумнів базові уявлення про розвиток космосу.

За допомогою телескопа Subaru команда дослідників зафіксувала далекий квазар — надмасивну чорну діру, яка існувала в період, коли вік Всесвіту становив менше 1,5 мільярда років. Цей об’єкт росте зі швидкістю, що в 13 разів перевищує теоретично встановлені межі, одночасно випромінюючи інтенсивні рентгенівські та радіохвилі.

Зазвичай процес росту чорних дір регулюється так званою межею Еддінгтона — фізичним обмеженням швидкості поглинання газу: коли матерія падає занадто швидко, власне випромінювання чорної діри починає відштовхувати нову матерію, уповільнюючи поглинання. Однак нововиявлений об’єкт демонструє «супереддінгтонівську аккрецію», поглинаючи газ у масштабах, що значно перевищують цю саморегуляцію.

Особливе здивування вчених викликало поєднання екстремального росту з активним випромінюванням. За сучасними моделями такий інтенсивний притік матерії мав би пригнічувати високоенергетичне випромінювання та ослабляти активність джетів — потужних струменів плазми. Проте цей квазар демонструє наявність гарячої корони, що яскраво світиться в рентгенівському діапазоні, і потужний радіоджет. Одночасне існування цих особливостей суперечить більшості теоретичних прогнозів.

Для оцінки маси чорної діри та аналізу руху газу навколо неї астрономи застосували ближній інфрачервоний спектрограф MOIRCS. Отримані дані підтвердили, що об’єкт перебуває в надзвичайно рідкісному стані. Сакіко Обучі, провідний автор дослідження з університету Васеда, зазначає, що це відкриття може стати ключем до розгадки того, як надмасивні чорні діри встигали виростати до гігантських розмірів за відносно короткий час існування молодого Всесвіту.

Дослідники припускають, що їм вдалося зафіксувати короткочасний перехідний стан об’єкта. Імовірно, потужний притік газу вивів квазар за межі фізичних обмежень, але його рентгенівська корона та радіоджет ще не встигли згаснути. Якщо ця гіпотеза підтвердиться, вчені отримають унікальну можливість досліджувати динамічні зміни росту чорних дір, які раніше було майже неможливо зафіксувати.

Результати роботи, опубліковані в The Astrophysical Journal, мають велике значення не лише для вивчення чорних дір, а й для розуміння еволюції галактик. Потужні джети, що виникають під час такого екстремального росту, можуть суттєво впливати на процеси зореутворення у навколишньому просторі, формуючи вигляд Всесвіту, який ми бачимо сьогодні. Тепер команда планує перевірити архівні дані, щоб з’ясувати, чи не приховані в них інші подібні аномальні об’єкти.