|
Спящая массивная черная дыра бросает вызов моделям
|
|
|
|
Ученые обнаружили массивную черную дыру в ранней Вселенной, которая "дремлет" после того, как набила себя слишком большим количеством пищи. Подобно медведю, объевшемуся лососем перед зимней спячкой, или столь необходимому для сна после рождественского ужина, эта черная дыра объелась до такой степени, что впала в спячку в своей галактике-хозяине.
|
|
|
|
Международная группа астрономов, возглавляемая Кембриджским университетом, использовала космический телескоп Джеймса Уэбба NASA/ESA/CSA, чтобы обнаружить эту черную дыру в ранней Вселенной, всего через 800 миллионов лет после Большого взрыва.
|
|
|
|
Черная дыра огромна — в 400 миллионов раз превышает массу нашего Солнца, что делает ее одной из самых массивных черных дыр, обнаруженных Уэббом на данном этапе развития Вселенной. Черная дыра настолько огромна, что составляет примерно 40% от общей массы галактики-хозяина: для сравнения, большинство черных дыр в локальной Вселенной составляют примерно 0,1% от массы галактики-хозяина.
|
|
|
|
Однако, несмотря на свои гигантские размеры, эта черная дыра поглощает или аккрецирует газ, необходимый ей для роста, с очень низкой скоростью — примерно в 100 раз ниже своего теоретического максимального предела, — что делает ее практически бездействующей.
|
|
|
|
|
|
|
Такая сверхмассивная черная дыра, возникшая на ранней стадии развития Вселенной, но не растущая, ставит под сомнение существующие модели развития черных дыр. Однако исследователи говорят, что наиболее вероятным сценарием является то, что черные дыры переживают короткие периоды сверхбыстрого роста, за которыми следуют длительные периоды покоя. Их результаты опубликованы в журнале Nature.
|
|
|
|
Когда черные дыры "дремлют", они гораздо менее светящиеся, что затрудняет их обнаружение даже с помощью таких высокочувствительных телескопов, как Уэбб. Черные дыры невозможно наблюдать непосредственно, но вместо этого они обнаруживаются по характерному свечению вращающегося аккреционного диска, который образуется вблизи краев черной дыры. Газ в аккреционном диске становится чрезвычайно горячим и начинает светиться и излучать энергию в ультрафиолетовом диапазоне.
|
|
|
|
"Несмотря на то, что эта черная дыра находится в состоянии покоя, ее огромные размеры позволили нам обнаружить ее", - сказал ведущий автор исследования Игнас Юоджбалис (Ignas Juodzbalis) из Кембриджского института космологии имени Кавли. "Ее состояние покоя позволило нам также узнать о массе галактики-хозяина. Ранней вселенной удалось породить несколько абсолютных монстров даже в относительно крошечных галактиках."
|
|
|
|
Согласно стандартным моделям, черные дыры образуются из коллапсировавших остатков мертвых звезд и накапливают материю до предсказанного предела, известного как предел Эддингтона, когда давление излучения на материю преодолевает гравитационное притяжение черной дыры. Однако сам размер этой черной дыры говорит о том, что стандартные модели могут неадекватно объяснить, как эти монстры формируются и растут.
|
|
|
|
"Возможно, черные дыры "рождаются большими", что может объяснить, почему Уэбб обнаружил огромные черные дыры в ранней Вселенной", - сказал соавтор исследования профессор Роберто Майолино из Института Кавли и Кавендишской лаборатории Кембриджа. "Но другая возможность заключается в том, что они переживают периоды гиперактивности, за которыми следуют длительные периоды покоя".
|
|
|
|
Работая с коллегами из Италии, исследователи из Кембриджа провели ряд компьютерных симуляций, чтобы смоделировать, как эта бездействующая черная дыра могла вырасти до таких огромных размеров на столь раннем этапе развития Вселенной. Они обнаружили, что наиболее вероятным сценарием является то, что черные дыры могут превышать предел Эддингтона на короткие периоды, в течение которых они растут очень быстро, за которыми следуют длительные периоды бездействия: исследователи говорят, что черные дыры, подобные этой, вероятно, питаются от 5 до 10 миллионов лет и спят около 100 миллионов лет..
|
|
|
|
"Звучит нелогично объяснять спящую черную дыру периодами гиперактивности, но эти короткие всплески позволяют ей быстро расти, проводя большую часть времени в спячке", - сказал Майолино.
|
|
|
|
Поскольку периоды покоя намного длиннее периодов сверхбыстрого роста, именно в эти периоды астрономы с наибольшей вероятностью обнаружат черные дыры. "Это был первый результат, который я получил в рамках своей докторской диссертации, и мне потребовалось некоторое время, чтобы оценить, насколько это было замечательно", - сказал Юоджбалис. "Только когда я начал обсуждать со своими коллегами теоретическую сторону астрономии, я смог увидеть истинное значение этой черной дыры".
|
|
|
|
Из-за своей низкой светимости спящие черные дыры сложнее обнаружить астрономам, но исследователи говорят, что эта черная дыра почти наверняка является верхушкой гораздо большего айсберга, если черные дыры в ранней Вселенной проводят большую часть своего времени в спящем состоянии.
|
|
|
|
"Вполне вероятно, что подавляющее большинство существующих черных дыр находятся в таком спящем состоянии — я удивлен, что мы обнаружили эту дыру, но мне приятно думать, что мы могли бы найти гораздо больше", - сказал Майолино.
|
|
|
|
Источник
|
