Астрономи знайшли чорну діру в стані харчової коми

Ця чорна діра в 400 мільйонів разів перевищує масу Сонця, як видно за допомогою надсучасного космічного телескопа “Вебб”. Вебб може бачити найдавніше світло у Всесвіті, спостерігаючи світло в ближньому та середньому інфрачервоному діапазонах, що допомагає йому проникати крізь хмари міжзоряного пилу і бачити слабші, більш віддалені джерела світла. За словами команди астрономів, які вивчали чорну діру, вона, по суті, перебуває в стані спокою, незважаючи на свій молодий вік, що ставить під сумнів традиційні моделі зростання чорних дір. Свої висновки дослідники опублікували сьогодні в журналі Nature.

“Незважаючи на те, що ця чорна діра перебуває в стані спокою, її величезний розмір дозволив нам її виявити”, – сказав Ігнас Юоджбаліс, дослідник Інституту космології Кавлі Кембриджського університету і провідний автор дослідження, в університетському прес-релізі. “Його стан спокою дозволив нам також дізнатися про масу материнської галактики. Ранній всесвіт спромігся створити деяких абсолютних монстрів, навіть у відносно крихітних галактиках”.

Вважається, що чорні діри утворюються зі зруйнованих зірок, а їхні інтенсивні гравітаційні поля накопичують матерію навколо них. Матерія, що закручується навколо чорної діри, світиться і називається акреційним диском. Іноді матерія падає в зяючу пащу чорної діри, викликаючи яскравий спалах світла – так чорна діра живиться.

Диски акреції чорних дір наповнені шматочками для астрономів, які прагнуть краще зрозуміти, як об’єкти, з яких світло не може втекти, перетворюються на одні з найщільніших і наймасивніших об’єктів у космосі. У 2021 році команда опублікувала дослідження про зірку, що застрягла в петлі з чорною дірою. У 2022 році інша команда спостерігала, як чорна діра виблювала зірку через кілька років після того, як з’їла її. Цього року одна команда визначила, що найшвидше зростаюча чорна діра поглинає Сонце за день, а інша команда точно спрогнозувала графік перекусів чорної діри, маса якої в 50 мільйонів разів перевищує масу нашого Сонця приблизно на 860 мільйонів світлових років від Землі.

Існує дві фундаментальні відмінності між цією чорною дірою, що перекушує, і тією, яку нещодавно досліджували в даних Вебба. По-перше, нещодавно досліджена чорна діра набагато, набагато більша і становить близько 40% від загальної маси своєї галактики. І суть проблеми: Нещодавно вивчена чорна діра майже не їсть, що змінює попередні уявлення про еволюцію чорних дір.

“Цілком можливо, що чорні діри “народжуються великими”, що може пояснити, чому Вебб помітив величезні чорні діри в ранньому Всесвіті”, – говорить співавтор дослідження Роберто Майоліно, дослідник з Інституту Кавлі та Кембриджської лабораторії Кавендіша, в тому ж релізі. “Але інша можливість полягає в тому, що вони проходять через періоди гіперактивності, за якими слідують довгі періоди спокою”.

Ідея полягає в тому, що чорні діри швидко накопичують матеріал і ненадовго перевищують передбачувану межу свого розміру. Потім гравітаційні бегемоти розслабляються і відпочивають близько 100 мільйонів років, перш ніж поглинути ще більше космосу.

Чорні діри – складні об’єкти для вивчення; окрім їхньої екстремальної фізики, існує очевидна проблема, що вони не випромінюють світла. На щастя, ретельне вивчення тіней об’єктів та їхнього впливу на навколишню матерію – включно з акреційним диском – дозволяє астрономам будувати кращі моделі, що імітують деякі з найекстремальніших фізичних явищ, які може запропонувати космос.