Древняя черная дыра растет в 13 раз быстрее теоретического предела

Международная группа астрономов под руководством специалистов Университета Васэда и Университета Тохоку обнаружила необычный квазар в ранней Вселенной, содержащий одну из самых быстрорастущих сверхмассивных черных дыр в известной шкале масс. Наблюдения на телескопе «Субару» выявили уникальное сочетание свойств: объект одновременно поглощает вещество с экстремальной скоростью, ярко светится в рентгеновском диапазоне и излучает мощный радиоджет — комбинацию, которую большинство моделей считали невозможной. Эти результаты открывают новые возможности для понимания эволюции сверхмассивных черных дыр в молодой Вселенной.

Для оценки скорости роста черной дыры исследователи применили ближний инфракрасный спектрограф MOIRCS телескопа «Субару», измеряя движение газа вокруг квазара и вычисляя массу по линии излучения Mg II (2800 Å). Выяснилось, что черная дыра сформировалась примерно 12 миллиардов лет назад, а рентгеновские данные показывают скорость аккреции около 13 пределов Эддингтона. Результаты опубликованы в журнале The Astrophysical Journal.

Особый интерес вызывает поведение квазара в разных диапазонах волн. Теории предсказывают, что при сверхэддингтоновских фазах внутренняя структура потока изменяется, рентгеновское излучение ослабляется, а джеты теряют мощь. Но обнаруженный квазар ярко светит как в рентгене, так и в радиодиапазоне, что указывает на экстремальный рост при сохранении активной короны и сильного джета. Это открытие поднимает вопросы о физических механизмах, которые современные модели еще полностью не учитывают.

Астрономы предполагают, что объект был зафиксирован на короткой переходной стадии после резкого притока газа. В этот период система переходит в сверхэддингтоновое состояние, при котором рентгеновская корона и радиоджет остаются активными ограниченное время, прежде чем черная дыра вернется к обычному режиму. Если это верно, наблюдение дает редкую возможность изучить динамику роста сверхмассивных черных дыр на ранних этапах развития Вселенной.

Мощный радиоджет квазара влияет на окружающую галактику. Он может подавлять или регулировать процесс звездообразования, создавая совместную эволюцию галактики и черной дыры. Взаимосвязь между сверхэддингтоновским ростом и обратной связью от джетов пока плохо изучена, и объект предоставляет новый пример для исследований.

Ведущий автор исследования Сакико Обути из Университета Васэда отметила: «Это открытие помогает приблизиться к пониманию того, как сверхмассивные черные дыры формировались так быстро в ранней Вселенной. Теперь важно выяснить, что поддерживает столь сильное рентгеновское и радиоизлучение, и скрывались ли подобные объекты в предыдущих обзорах».

Обнаруженный квазар расположен на расстоянии около 12 миллиардов световых лет, что позволяет видеть его таким, каким он был, когда Вселенной было всего 1,8 миллиарда лет. Объект дает ценное окно в эпоху реионизации, когда формировались первые звезды и галактики.

Читайте также: