Міжнародна дослідницька група виявила незвичайний квазар у ранньому Всесвіті. У ньому знаходиться одна з найшвидше зростальних надмасивних чорних дір.
Загадка надмасивних чорних дір
У центрах більшості галактик знаходяться надмасивні чорні діри, маса яких у мільйони й мільярди разів перевищує масу Сонця. Вони ростуть, втягуючи навколишній газ. Газ, обертаючись по спіралі всередину, утворює акреційний диск і може також живити компактну область гарячої плазми, відому як корона (ключове джерело рентгенівського випромінювання). У деяких випадках також утворюються полярні струмені (джети), які сильно випромінюють в радіодіапазоні. Найяскравіші та найактивніші чорні діри називаються квазарами.
Однак хоча астрономи й знають, як живляться надмасивні чорні діри, залишається фундаментальна загадка. Спостереження показують, що вони існували вже в ранньому Всесвіті незабаром після Великого вибуху. Це ставить закономірне питання про те, як такі об’єкти могли сформуватися так швидко.
У 13 разів більше межі зростання
Провідною ідеєю швидкого раннього зростання є т. зв. над-Еддінгтонська акреція. У стандартній теорії випромінювання, що виробляється матерією, яка падає в чорну діру, відштовхує газ і встановлює верхню межу швидкості зростання, яка називається межею Еддінгтона. Але в особливих умовах чорні діри можуть тимчасово перевищувати її, що дозволяє швидко нарощувати свою масу за короткі за космічними масштабами часові інтервали.
Щоб перевірити, чи відбувалося таке екстремальне зростання в ранньому Всесвіті, вчені використали телескоп «Субару» для вимірювання руху газу поблизу квазара eFEDS J084222.9+001000, що існував 12 млрд років тому. Спостереження показали, що швидкість акреції його чорної діри приблизно в 13 разів перевищує межу Еддінгтона.
Що робить цей квазар особливо надзвичайним, так це те, що попри надзвичайно швидку акрецію, він яскраво світиться як у рентгенівському, так і в радіодіапазоні. Ці особливості суперечать нинішнім теоретичним моделям і вказують на існування ще невідомих фізичних механізмів.
За однією з гіпотез, ми бачимо квазар під час короткочасної перехідної стадії — наприклад, після раптового сплеску припливу газу. Отже, швидкий сплеск акреції міг підштовхнути його до стану над-Еддінгтона при збереженні яскравої рентгенівської корони та потужних джетів. Надалі квазар перейде в типовіший режим.
Якщо припущення вірне, то відкриття дає рідкісну можливість спостерігати за тимчасовими змінами зростання чорних дір у ранньому Всесвіті. Це важливий крок до розуміння того, як такі об’єкти сформувалися настільки швидко.
За матеріалами Subaru Telescope
