Астрономи знайшли ранню всепоглинаючу чорну діру

Всепоглинаюча чорна діра в центрі карликової галактики в ранньому Всесвіті зображена на цій концепції художника, може містити важливі підказки щодо еволюції надмасивних чорних дір загалом.

Використовуючи дані космічного телескопа НАСА імені Джеймса Вебба та рентгенівської обсерваторії Чандра, команда астрономів відкрила цю надмасивну чорну діру з низькою масою всього через 1,5 мільярда років після Великого вибуху. Чорна діра втягує матерію з феноменальною швидкістю – у понад 40 разів більшою за теоретичну межу. Хоча цей “бенкет” чорної діри недовгий, він може допомогти астрономам пояснити, як надмасивні чорні діри так швидко зростали в ранньому всесвіті.

Надмасивні чорні діри існують в центрі більшості галактик, і сучасні телескопи продовжують спостерігати їх на диво ранніх етапах еволюції Всесвіту. Важко зрозуміти, як ці чорні діри змогли так швидко вирости настільки великими. Але з відкриттям надмасивної чорної діри з низькою масою, яка поглинала матерію з надзвичайною швидкістю невдовзі після народження Всесвіту, астрономи отримали нові цінні знання про механізми швидкого зростання чорних дір у ранньому Всесвіті.

Чорна діра, названа LID-568, була захована серед тисяч об’єктів у каталозі COSMOS рентгенівської обсерваторії Чандра, який є результатом 4,6 мільйона секунд спостережень на Чандрі. Ця популяція галактик дуже яскрава в рентгенівському світлі, але невидима в оптичних і попередніх спостереженнях у ближньому інфрачервоному діапазоні. Спостерігаючи за “Веббом”, астрономи змогли використати унікальну інфрачервону чутливість обсерваторії для виявлення цих слабких вторинних випромінювань, що і призвело до відкриття чорної діри.

Швидкість і розмір цих випромінювань дозволили команді зробити висновок, що значна частина зростання маси LID-568 могла відбутися за один епізод швидкої акреції.

Схоже, що LID-568 живиться речовиною зі швидкістю, яка в 40 разів перевищує межу Еддінгтона. Ця межа пов’язана з максимальною кількістю світла, яку може випромінювати матеріал, що оточує чорну діру, а також з тим, як швидко вона може поглинати матерію, щоб її внутрішня гравітаційна сила і зовнішній тиск, спричинений теплом стисненої матерії, що падає на неї, залишалися в рівновазі.

Ці результати дають нове розуміння формування надмасивних чорних дір з менших “насінин”, які, згідно з сучасними теоріями, виникають або внаслідок загибелі перших зірок Всесвіту (легкі насінини), або внаслідок прямого колапсу газових хмар (важкі насінини). Досі ці теорії не мали спостережного підтвердження.