В ранней Вселенной нашли черную дыру, которая превысила допустимый предел и удивила ученых

Художественное изображение закрученной короны над аккреционным диском черной дыры / © NASA

Астрономыобнаружили квазар ID830 — сверхмассивную черную дыру ранней Вселенной, которая росла быстрее, чем это допускает предел Эддингтона — физический лимит скорости аккреции. Объект одновременно демонстрирует мощное рентгеновское и радиоизлучение — сочетание, которое теоретически считали маловероятным.

Об этом сообщило издание Live Science.

ID830 существовала около 12 миллиардов лет назад — во время, когда Вселенная имела примерно 15% своего нынешнего возраста. Уже тогда ее масса составляла около 440 миллионов солнечных масс. Это более чем в сто раз массивнее Стрелец A* — черной дыры в центре Млечного Пути. Квазар активно поглощает материю, которая вращается вокруг него почти со скоростью света, и выбрасывает гигантские струи излучения из своих полюсов.

Результаты исследования опубликованы 21 января в журнале The Astrophysical Journal. Международная команда ученых наблюдала объект в различных диапазонах излучения, чтобы выяснить, как он смог превысить предел Эддингтона.

Согласно физическим моделям, черные дыры не могут бесконтрольно наращивать массу. Когда они притягивают газ и пыль, вокруг них формируется аккреционный диск. Падающий материал создает радиационное давление, которое частично выталкивает вещество наружу и сдерживает дальнейший рост. Именно этот саморегулирующийся механизм и определяет предел Эддингтона.

Впрочем, исследователи предполагают, что черные дыры могут временно превышать этот лимит. Один из возможных механизмов — короткие периоды сверхинтенсивного поглощения, пока радиационное давление не возрастет настолько, чтобы замедлить процесс. Другая версия предполагает особую геометрию: материя может поступать через экватор, тогда как излучение выходит через полюса, не мешая притоку вещества.

Такие сценарии помогают объяснить, почему сверхмассивные черные дыры появились очень рано. Наблюдения космического телескопа «Джеймс Уэбб» ранее показали, что они формировались быстрее, чем предсказывали теоретические модели.

Одна из гипотез заключается в том, что «семенами» для первых черных дыр стали звезды Популяции III — самые древние и самые массивные светила во Вселенной. Однако даже при таком сценарии черным дырам пришлось бы непрерывно расти на грани Эддингтона более 650 миллионов лет, что потребовало бы колоссальных запасов газа.