Международная исследовательская группа обнаружила необычный квазар в ранней Вселенной. В нем находится одна из самых быстрорастущих сверхмассивных черных дыр.
Загадка сверхмассивных черных дыр
В центрах большинства галактики находятся сверхмассивные черные дыры, чья масса в миллионы и миллиарды раз превышает массу Солнца. Они растут, втягивая окружающий газ. Газ, вращаясь по спирали внутрь, образует аккреционный диск и может также питать компактную область горячей плазмы, известную как корона (ключевой источник рентгеновского излучения). В некоторых случаях также образуются полярные струи (джеты), которые сильно излучает в радиодиапазоне. Самые же яркие и активно питающиеся черные дыры называются квазарами.
Однако хотя астрономы и знают, как питаются сверхмассивные черные дыры, остается фундаментальная загадка. Наблюдения показывают, что они существовали уже в ранней Вселенной вскоре после Большого взрыва. Это ставит закономерный вопрос о том, как такие объекты могли сформироваться так быстро.
В 13 раз больше предела роста
Ведущей идеей быстрого раннего роста является т. н. сверх-Эддингтонская аккреция. В стандартной теории излучение, производимое падающей в черную дыру материей, отталкивает газ и устанавливает верхний предел скорости роста, называемый пределом Эддингтона. Но в особых условиях черные дыры могут временно превышать его, что позволяет быстро наращивать свою массу за короткие по космическим меркам временные интервалы.
Чтобы проверить, происходил ли такой экстремальный рост в ранней Вселенной, ученые использовала телескоп «Субару» для измерения движения газа вблизи квазара eFEDS J084222.9+001000,существовавшего 12 млрд лет назад. Наблюдения показали, что скорость аккреции его черной дыры примерно в 13 раз превышает предел Эддингтона.
Что делает этот квазар особенно поразительным так это то, что несмотря на чрезвычайно быструю аккрецию, он ярко светится как в рентгеновском, так и в радиодиапазоне. Эти особенности противоречат нынешним теоретическим моделям и указывают на существование еще неизвестных физических механизмов.
По одной из гипотез, мы видим квазар во время кратковременной переходной стадии — например, после внезапного всплеска притока газа. Таким образом, быстрый всплеск аккреции мог подтолкнуть его к состоянию сверх-Эддингтона при сохранении яркой рентгеновской короны и мощных джетов. В дальнейшем квазар перейдет в более типичный режим.
Если предположение верно, то открытие дает редкую возможность наблюдать за временными изменениями роста черных дыр в ранней Вселенной. Это важный шаг к пониманию того, как такие объекты сформировались настолько быстро.
По материалам Subaru Telescope
