Космический аппетит: сверхмассивная черная дыра растет в 13 раз быстрее, чем ожидалось.

Японские астрономы из университетов Васеда и Тохоку обнаружили в ранней Вселенной необычный объект, подвергающий сомнению базовые представления о развитии космоса.

С помощью телескопа Subaru команда исследователей зафиксировала дальний квазар — сверхмассивную черную дыру, существовавшую в период, когда возраст Вселенной составлял менее 1,5 миллиарда лет. Этот объект растет со скоростью, в 13 раз превышающей теоретически установленные пределы, одновременно излучая интенсивные рентгеновские и радиоволны.

Обычно процесс роста черных дыр регулируется так называемым пределом Эддингтона — физическим ограничением скорости поглощения газа: когда материя падает слишком быстро, излучение черной дыры начинает отталкивать новую материю, замедляя поглощение. Однако вновь обнаруженный объект демонстрирует «спереддингтонскую аккрецию», поглощая газ в масштабах, значительно превышающих эту саморегуляцию.

Особое удивление ученых вызвало сочетание экстремального роста с активным излучением. По современным моделям такой интенсивный приток материи должен подавлять высокоэнергетическое излучение и ослаблять активность джетов — мощных струй плазмы. Однако этот квазар демонстрирует наличие ярко светящейся в рентгеновском диапазоне горячей короны и мощный радиоджет. Одновременное существование этих особенностей противоречит большинству теоретических прогнозов.

Для оценки массы черной дыры и анализа движения газа вокруг нее астрономы использовали ближний инфракрасный спектрограф MOIRCS. Полученные данные подтвердили, что объект находится в очень редком состоянии. Сакико Обучи, ведущий автор исследования из университета Васеда, отмечает, что это открытие может стать ключом к разгадке того, как сверхмассивные черные дыры успевали вырастать до гигантских размеров за относительно короткое время существования молодой Вселенной.

Исследователи предполагают, что им удалось зафиксировать кратковременное переходное состояние объекта. Вероятно, мощный приток газа вывел квазар за пределы физических ограничений, но рентгеновская корона и радиоджет еще не успели погаснуть. Если эта гипотеза подтвердится, ученые получат возможность исследовать динамические изменения роста черных дыр, которые раньше было почти невозможно зафиксировать.

Результаты работы, опубликованные в The Astrophysical Journal, имеют большое значение не только для изучения черных дыр, но и для понимания эволюции галактик. Мощные джеты, возникающие во время такого экстремального роста, могут оказывать существенное влияние на процессы звездообразования в окружающем пространстве, формируя вид Вселенной, которую мы видим сегодня. Теперь команда планирует проверить архивные данные, чтобы выяснить, не скрыты ли в них другие подобные аномальные объекты.