|
Черная дыра поглощает вещество в 40 раз быстрее
|
|
|
|
Сверхмассивные черные дыры существуют в центрах большинства галактик, и современные телескопы продолжают наблюдать их на удивительно ранних этапах эволюции Вселенной. Трудно понять, как эти черные дыры смогли так быстро вырасти в размерах. Но с открытием маломассивной сверхмассивной черной дыры, поглощающей вещество с экстремальной скоростью, которую можно было наблюдать всего через 1,5 миллиарда лет после Большого взрыва, астрономы получили новое ценное представление о механизмах быстрого роста черных дыр в ранней Вселенной.
|
|
|
|
LID-568 была обнаружена межведомственной командой астрономов во главе с астрономом Международной обсерватории Джемини/NSF NOIRLab Хьюоном Су. Они использовали космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) для наблюдения за выборкой галактик из обзора космического наследия рентгеновской обсерватории Чандра.
|
|
|
|
Эта группа галактик очень яркая в рентгеновской части спектра, но невидима в оптическом и ближнем инфракрасном диапазонах. Уникальная инфракрасная чувствительность JWST позволяет ему обнаруживать эти слабые аналоговые излучения.
|
|
|
|
|
|
|
LID-568 выделялся среди образцов своим интенсивным рентгеновским излучением, но его точное местоположение невозможно было определить только на основе рентгеновских наблюдений, что вызывало опасения по поводу правильного центрирования мишени в поле зрения JWST.
|
|
|
|
Таким образом, вместо использования традиционной щелевой спектроскопии ученые из отдела инструментальной поддержки JWST предложили команде Suh использовать спектрограф integral field на NIRSpec от JWST. Этот прибор может получать спектр для каждого пикселя в поле зрения прибора, а не ограничиваться узким срезом.
|
|
|
|
"Из-за своей слабой природы обнаружение LID-568 было бы невозможно без JWST. Использование спектрографа integral field было инновационным и необходимым для проведения наших наблюдений", - говорит Эмануэле Фарина, астроном Международной обсерватории Джемини/NSF NOIRLab и соавтор статьи "Супер-Эддингтоновская аккрецирующая черная дыра, наблюдаемая с помощью JWST через ~ 1,5 млрд. лет после Большого взрыва", опубликованной в журнале Nature Astronomy.
|
|
|
|
Аппарат NIRSpec от JWST позволил команде получить полное представление об их цели и окружающей ее области, что привело к неожиданному обнаружению мощных потоков газа вокруг центральной черной дыры. Скорость и размер этих потоков привели команду к выводу, что значительная часть прироста массы LID-568, возможно, произошла за один эпизод быстрой аккреции.
|
|
|
|
"Этот неожиданный результат добавил новое измерение к нашему пониманию системы и открыл захватывающие возможности для исследований", - говорит Су.
|
|
|
|
Сделав ошеломляющее открытие, Су и ее команда обнаружили, что LID-568, по-видимому, поглощает вещество со скоростью, в 40 раз превышающей предел Эддингтона. Этот предел относится к максимальной светимости, которой может достичь черная дыра, а также к тому, насколько быстро она может поглощать материю, так что ее внутренняя гравитационная сила и внешнее давление, создаваемые теплом сжатого, падающего вещества, остаются в равновесии.
|
|
|
|
Когда было подсчитано, что светимость LID-568 намного превышает теоретически возможную, команда поняла, что в их данных есть что-то замечательное.
|
|
|
|
"Эта черная дыра устраивает настоящий праздник", - говорит астроном и соавтор исследования Международной обсерватории Джемини/NSF NOIRLab Джулия Шарвехтер.
|
|
|
|
"Этот экстремальный случай показывает, что механизм быстрого питания, превышающий предел Эддингтона, является одним из возможных объяснений того, почему мы видим эти очень тяжелые черные дыры так рано во Вселенной".
|
|
|
|
Эти результаты дают новое представление о формировании сверхмассивных черных дыр из "зародышей" меньших размеров, которые, как предполагают современные теории, возникают либо в результате гибели первых звезд Вселенной (легких зародышей), либо в результате прямого коллапса газовых облаков (тяжелых зародышей). До сих пор этим теориям не хватало подтверждения наблюдениями.
|
|
|
|
"Открытие Суперэддингтоновской аккрецирующей черной дыры предполагает, что значительная часть прироста массы может произойти во время одного эпизода быстрого питания, независимо от того, возникла ли черная дыра из легкого или тяжелого зародыша", - говорит Су.
|
|
|
|
Открытие LID-568 также показывает, что черная дыра может превысить свой предел Эддингтона, и предоставляет астрономам первую возможность изучить, как это происходит.
|
|
|
|
Вполне возможно, что мощные потоки, наблюдаемые в LID-568, могут действовать как клапан сброса избыточной энергии, генерируемой экстремальным увеличением, предотвращая чрезмерную нестабильность системы. Для дальнейшего изучения действующих механизмов команда планирует провести последующие наблюдения совместно с JWST.
|
|
|
|
Источник
|
