Стародавня Чорна Діра Кидає Виклик Космічним Кордонам, Переписуючи Теорії Зростання

1

Нещодавно виявлена чорна діра з раннього Всесвіту кидає виклик загальноприйнятим астрофізичним моделям, перевищуючи прогнозовані швидкості зростання та одночасно демонструючи несподівані патерни випромінювання. Об’єкт, позначений як ID830, є надмасивною чорною діркою (СМЧД), що існувала, коли Всесвіту було всього 15% від її нинішнього віку, і вже важить 440 мільйонів сонячних мас. Це відкриття порушує фундаментальні питання, як ці колосальні об’єкти формувалися так швидко.

Межа Еддінгтона і Надеддінгтонівський Зростання

Чорні діри відомі своїм ненаситним апетитом, але їхнє зростання теоретично обмежене межею Еддінгтона. Ця “межа швидкості” диктує, що тиск випромінювання від падаючої речовини зрештою має зупинити подальше акрекування. Однак ID830, схоже, поглинає речовину в 13 разів швидше, ніж межа Еддінгтона, що вважалося неможливим для стійких періодів.

Дослідники пропонують кілька механізмів для пояснення цього надеддінгтонівського зростання. Однією з можливостей є те, що чорна діра переживає короткочасні, інтенсивні спалахи живлення, швидко поглинаючи газ і пил до того, як тиск випромінювання наростає. Інша передбачає, що речовина поглинається з екватора чорної дірки, тоді як випромінювання викидається з її полюсів, оминаючи звичайні обмеження.

Несподіване Поєднання Радіо- та Рентгенівського Випромінювання

Що робить ID830 ще дивнішою, так це те, що вона одночасно випромінює як інтенсивні рентгенівські промені, так і радіохвилі. Сучасні моделі передбачають, що надеддінгтонівське акрецування має пригнічувати радіовипромінювання. Це протиріччя вказує на те, що фізика екстремального акрецування і формування джетів, що лежить в основі, до кінця не вивчена. Корона чорної діри — турбулентна, мільярдградусна хмара частинок, що обертаються зі швидкістю, близькою до швидкості світла, — імовірно, генерує рентгенівські промені, тоді як потужні магнітні поля запускають радіо-джети.

Наслідки для Формування СМЧД у Ранньому Всесвіті

Існування ID830 підтверджує ідею про те, що СМЧД росли набагато швидше і раніше у Всесвіті, ніж передбачалося раніше. Космічний телескоп Джеймса Вебба вже виявив несподівано масивні чорні діри цієї епохи, і поведінка ID830 допомагає узгодити ці спостереження з теоретичними моделями.

Одна з провідних гіпотез припускає, що перше покоління зірок, відомих як зірки Популяції III, колапсувало, утворивши масивне “насіння” чорних дірок, що перевищує 1000 сонячних мас. Навіть із цим насінням, для досягнення спостережуваних розмірів знадобиться тривале, швидке акрецування. Відкриття ID830 передбачає, що ці періоди надеддінгтонівського зростання могли бути більш поширеними, ніж вважалося раніше.

Поширеність Екстремальних Квазарів

Попередні дані показують, що квазари, такі як ID830, – ті, які здатні перевищувати межу Еддінгтона і демонструвати як радіо-, так і рентгенівське випромінювання, – можуть бути набагато численнішими в ранньому Всесвіті, ніж передбачалося. Попередні моделі оцінювали, що лише 10% квазарів мають потужні радіо-джети, але це нове дослідження передбачає, що таких енергетичних об’єктів може бути значно більше, що переглядає наше розуміння еволюції галактик.

Поведінка ID830 демонструє, що Всесвіт, як і раніше, таїть у собі сюрпризи. Її існування змушує нас переглянути стандартні моделі зростання чорних дірок та ранньої галактичної еволюції, припускаючи, що екстремальні фази живлення та виведення речовини могли бути поширеним явищем у космосі у його немовляті.

попередня статтяМісія «Артеміда-2» на Місяць зіткнулася з новою затримкою через проблему з гелієвою системою