Редкий квазар нарушает правила роста сверхмассивных черных дыр

На заре Вселенной существовала необычно активная черная дыра, квазар ID830, которая нарушала два известных ограничения: превышала «предел Эддингтона» и одновременно излучала мощные рентгеновские и радиоструи, что считается несовместимым.

ID830 — сверхмассивная черная дыра с яркими полярными струями и интенсивным рентгеновским излучением, возникающим от вещества, падающего в аккреционный диск и вращающегося со скоростью, близкой к световой. Галактика, в которой она находится, уже 12 миллиардов лет назад имела массу около 440 млн солнечных, что более чем в 100 раз превышает массу Стрельца A* в центре Млечного Пути.

Международная группа ученых наблюдала ID830 в разных диапазонах длины волн, чтобы понять необычные свойства квазара. Черные дыры накапливают газ и пыль в диске, но радиационное давление ограничивает скорость поглощения. Это ограничение называется пределом Эддингтона. Однако черные дыры иногда обходят этот предел и растут быстрее обычного. По словам астронома Энтони Тейлора из Техасского университета, это может происходить, когда черная дыра поглощает материал быстрее, чем давление излучения успевает его выбросить, или если материя падает с экватора, а радиация выходит из полюсов.

Сверхмассивные черные дыры ранней Вселенной росли быстрее, чем ожидалось, что подтверждают данные космического телескопа Джеймса Уэбба. Возможно, источником их роста стали массивные звезды третьего поколения, которые коллапсировали в «зародыши» черных дыр массой тысячи солнечных.

Скорость роста ID830 оценивали по яркости в ультрафиолетовом и рентгеновском диапазонах. Она превышала предел Эддингтона примерно в 13 раз, вероятно, из-за внезапного притока газа, например при разрушении близко подошедшего небесного тела. Сакико Обучи из Университета Васэда в Токио уточнила, что для такого роста нужна была большая звезда-гигант или обширное газовое облако, а переходная фаза длилась около 300 лет.

ID830 одновременно испускает радио- и рентгеновское излучение, что необычно для сверхэддингтоновской аккреции. Рентгеновое излучение, по мнению ученых, формируется в короне — облаке частиц с температурой в миллиарды градусов, вращающемся около черной дыры.

Нетипичное поведение ID830 указывает на фазу чрезмерного потребления и излучения. Энергия, выделяемая черной дырой, может нагревать межзвездный газ и подавлять звездообразование, влияя на рост галактики-хозяйки.

По данным наблюдений, квазары, подобные ID830, могли встречаться чаще в ранней Вселенной, чем считалось. Это указывает на пробелы в понимании формирования звезд, галактик и сверхмассивных черных дыр в первые миллиарды лет космической истории.

Читайте также: