|
Обнаружили невозможную черную дыру
|
|
|
|
По данным группы астрономов, черная дыра растет одними из самых высоких темпов, когда-либо зарегистрированных. Это открытие, сделанное рентгеновской обсерваторией НАСА "Чандра", может помочь объяснить, как некоторые черные дыры могут относительно быстро достигать огромных масс после Большого взрыва.
|
|
|
|
Черная дыра весит примерно в миллиард раз больше массы Солнца и находится примерно в 12,8 миллиардах световых лет от Земли, а это означает, что астрономы увидели ее всего через 920 миллионов лет после зарождения Вселенной. Она испускает больше рентгеновских лучей, чем любая другая черная дыра, наблюдавшаяся за первый миллиард лет существования Вселенной.
|
|
|
|
Черная дыра питает то, что ученые называют квазаром, - чрезвычайно яркий объект, который затмевает целые галактики. Источником энергии этого светящегося монстра является большое количество вещества, циркулирующего вокруг черной дыры и попадающего в нее.
|
|
|
|
Хотя та же команда обнаружила его два года назад, в 2023 году потребовались наблюдения с телескопа "Чандра", чтобы выяснить, что отличает этот квазар, RACS J0320-35, от других. Рентгеновские данные показывают, что эта черная дыра, по-видимому, растет со скоростью, превышающей нормальный предел для таких объектов.
|
|
|
|
|
|
|
"Было немного шокирующе наблюдать, как эта черная дыра растет не по дням, а по часам", - сказал Лука Игина из Центра астрофизики Гарварда и Смитсоновского института в Кембридже, штат Массачусетс, возглавлявший исследование, которое теперь опубликовано в Astrophysical Journal Letters.
|
|
|
|
Когда материя притягивается к черной дыре, она нагревается и производит интенсивное излучение широкого спектра, включая рентгеновские лучи и оптический свет. Это излучение создает давление на падающий материал. Когда скорость падения вещества достигает критического значения, радиационное давление уравновешивает гравитацию черной дыры, и вещество, как правило, не может падать внутрь с большей скоростью. Этот максимум называется пределом Эддингтона.
|
|
|
|
Ученые полагают, что черные дыры, растущие медленнее, чем предел Эддингтона, должны были родиться с массой около 10 000 солнц или более, чтобы они могли достичь массы в миллиард солнечных масс в течение миллиарда лет после Большого взрыва — как это было замечено в RACS J0320-35. Черная дыра с такой высокой массой при рождении может возникнуть непосредственно в результате экзотического процесса: коллапса огромного облака плотного газа, содержащего необычно малое количество элементов тяжелее гелия, что может быть крайне редким явлением.
|
|
|
|
Если RACS J0320-35 действительно растет с высокой скоростью, которая, по оценкам, в 2,4 раза превышает предел Эддингтона, и происходит это в течение длительного периода времени, то ее черная дыра могла образоваться более традиционным образом, с массой менее ста солнц, вызванной взрывом гигантской звезды. массивная звезда.
|
|
|
|
"Зная массу черной дыры и выясняя, как быстро она растет, мы можем вернуться к оценке того, насколько массивной она могла быть при рождении", - сказал соавтор Альберто Моретти из INAF-Астрономической обсерватории Брера в Италии. "С помощью этого расчета мы теперь можем проверить различные идеи о том, как рождаются черные дыры".
|
|
|
|
Чтобы выяснить, насколько быстро растет эта черная дыра (от 300 до 3000 солнц в год), исследователи сравнили теоретические модели с рентгеновской сигнатурой, или спектром, от Chandra, который показывает количество рентгеновских лучей при различных энергиях. Они обнаружили, что спектр "Чандры" в точности соответствует ожиданиям от моделей черной дыры, растущей быстрее предела Эддингтона. Данные, полученные в оптическом и инфракрасном излучении, также подтверждают предположение о том, что эта черная дыра набирает вес быстрее, чем позволяет предел Эддингтона.
|
|
|
|
"Как Вселенная создала первое поколение черных дыр?" - сказал соавтор Томас Коннор, также из Центра астрофизики. "Это остается одним из самых больших вопросов в астрофизике, и этот объект помогает нам найти ответ".
|
|
|
|
Еще одна научная загадка, которую раскрывает этот результат, касается причины возникновения струй частиц, которые вылетают из некоторых черных дыр со скоростью, близкой к скорости света, как показано на снимке RACS J0320-35. Подобные струи редки для квазаров, что может означать, что быстрые темпы роста черной дыры каким-то образом способствуют образованию этих струй.
|
|
|
|
Квазар был ранее обнаружен в рамках исследования с помощью радиотелескопа Australian Square Kilometer Array Pathfinder в сочетании с оптическими данными камеры Dark Energy Camera, прибора, установленного на 4-метровом телескопе Виктора М. Бланко в Межамериканской обсерватории Серро-Тололо в Чили. Для получения точного расстояния до RACS J0320-35 был использован телескоп Gemini-South, установленный Национальной исследовательской лабораторией оптической и инфракрасной астрономии Национального научного фонда США на Серро-Пачоне, Чили.
|
|
|
|
Источник
|
