Ткань мирозданья рвётся: сверхмассивная чёрная дыра растёт с пугающей скоростью

Международная группа учёных, возглавляемая исследователями из Японии, обнаружила уникальный квазар в ранней Вселенной, в центре которого расположена одна из самых быстрорастущих сверхмассивных черных дыр. Этот феномен заставляет астрономов пересматривать теории о росте черных дыр и их поведении. Об этом сообщает SciTechDaily.

Уникальные характеристики квазара

Недавнее исследование, проведённое международным коллективом, выявило необычные особенности одного из старейших квазаров, который был наблюдаем около 12 миллиардов лет назад. В центре этого квазара расположена сверхмассивная черная дыра, поглощение вещества которой происходит с экстремально высокой скоростью, что делает её одной из самых быстрорастущих черных дыр, известных астрономам на этот момент времени.

Этот объект не вписывается в стандартные представления о поведении черных дыр, поскольку одновременно проявляет несколько необычных характеристик. Во-первых, квазар поглощает вещество с уникальной скоростью, во-вторых, он излучает яркий свет в рентгеновском диапазоне, а в-третьих, его джет испускает мощное радиоизлучение — аналогично тому, как спутники на орбите могут столкнуться после солнечной бури, нарушая привычные модели устойчивости систем.

"Это сочетание явлений нарушает привычные теоретические представления о том, как должны вести себя такие объекты. Мы сталкиваемся с феноменом, который не укладывается в текущие теории о росте черных дыр", — отмечают исследователи.

Проблемы с теоретическими моделями

Теории о росте сверхмассивных черных дыр всегда включали аккрецию вещества, в ходе которой образуется аккреционный диск, горячая плазменная корона и релятивистский джет. Однако этот объект демонстрирует поведение, которое не предсказывается современными моделями. Обычно в фазах сверхэддингтоновской аккреции теории предполагают снижение рентгеновского излучения и ослабление джетов, но данный квазар продолжает светиться как в рентгеновском, так и в радиодиапазоне, что ставит под сомнение существующие теории.

"Теоретически, если бы этот квазар находился в фазе сверхэддингтоновской аккреции, мы бы ожидали ослабление как рентгеновского излучения, так и джетов, но квазар демонстрирует совершенно противоположное поведение", — добавляют учёные.

Сверхэддингтоновская аккреция

Для объяснения быстрого роста сверхмассивных черных дыр астрономы выдвинули гипотезу сверхэддингтоновской аккреции. Это процесс, при котором черная дыра способна превзойти предел Эддингтона, накапливая массу экстремально быстро. Обычно излучение от падающего вещества создаёт давление, ограничивающее скорость аккреции, но в некоторых условиях черные дыры могут временно превзойти этот предел и набирать массу с ускоренной скоростью — подобно тому, как астрономы недавно выяснили, что экзопланеты могут быть замаскированными черными дырами.

Исследователи использовали спектрограф MOIRCS для измерения движения газа вблизи квазара, а также для оценки массы черной дыры на основе линии излучения Mg II. Результаты показали, что около 12 миллиардов лет назад скорость аккреции черной дыры в этом квазаре достигла примерно 13 пределов Эддингтона.

"Наши измерения показывают, что скорость аккреции этого объекта в прошлом значительно превышала пределы Эддингтона, что указывает на его быстрый рост", — комментирует доктор Анна Мацуяма из Университета Васэда.

Причины аномальной активности

Уникальное поведение квазара можно объяснить резким притоком большого объёма газа, что может привести к переходу системы в сверхэддингтоновое состояние. Учёные считают, что квазар был зафиксирован на короткой переходной стадии, возможно, после такого всплеска аккреции, который стал причиной интенсивного роста. В результате этой активной фазы чёрная дыра смогла развить свою массу в несколько раз быстрее, чем обычно — что перекликается с наблюдениями колебаний времени в квантовых моделях, где аналогичные аномалии ставят под сомнение традиционные физические принципы.

"Мы предполагаем, что такой всплеск аккреции мог привести к сохранению яркой короны и мощного джета на некоторое время, прежде чем система вернётся к более стабильному состоянию", — предполагают исследователи.

Открытие этого уникального квазара даёт астрономам новые инструменты для пересмотра теорий о сверхмассивных черных дырах и их росте. Это открытие поможет учёным более точно понимать процессы, происходящие в самых удалённых уголках Вселенной, и возможно, пересмотреть основные теоретические модели космических объектов.