|
Почему рост черных дыр замедляется
|
|
|
|
У астрономов есть ответ на давнюю загадку астрофизики: почему рост сверхмассивных черных дыр сегодня намного ниже, чем в прошлом? Исследование, проведенное с использованием рентгеновской обсерватории НАСА "Чандра" и других рентгеновских телескопов, показало, что сверхмассивные черные дыры не способны поглощать вещество так быстро, как это было в далеком прошлом. Результаты опубликованы в декабрьском номере журнала Astrophysical Journal за 2025 год.
|
|
|
|
Десять миллиардов лет назад был период, который астрономы называют "космическим полуднем", когда рост сверхмассивных черных дыр (в миллионы-миллиарды раз превышающих массу Солнца) достиг своего пика за всю историю Вселенной. Однако в период между космическим полуднем и сегодняшним днем астрономы заметили значительное замедление темпов роста черных дыр.
|
|
|
|
"Давняя загадка была причиной такого значительного замедления", - сказал Чжибо Ю из Университета штата Пенсильвания, ведущий автор нового исследования. "С помощью этих рентгеновских данных и подтверждающих наблюдений на других длинах волн мы можем проверить различные идеи и сузить поиск ответа".
|
|
|
|
Когда газ попадает в сверхмассивную черную дыру, он нагревается и производит большое количество излучения, включая рентгеновские лучи. На протяжении десятилетий "Чандра" и другие рентгеновские телескопы наблюдали уменьшение роста черных дыр, наблюдая за ними на разных расстояниях по всей Вселенной. Важно отметить, что черные дыры, которые растут быстрее, производят больше рентгеновского излучения.
|
|
|
|
|
|
|
Проанализировав наблюдения около 1,3 миллиона галактик и 8000 растущих сверхмассивных черных дыр, полученные с помощью телескопа Chandra, XMM-Newton и eROSITA (расширенная рентгеновская съемка с помощью телескопа Imaging Telescope Array, немецкая и российская миссии), команда смогла определить "причину" замедления роста черных дыр.
|
|
|
|
"Похоже, что потребление материала черными дырами значительно замедлилось по мере старения Вселенной", - сказал соавтор исследования Нил Брандт, также из Университета штата Пенсильвания. "Вероятно, это связано с тем, что количество холодного газа, доступного для поглощения черными дырами, уменьшилось с космического полудня".
|
|
|
|
В этом исследовании исследователи определили яркость и массу черных дыр, а также количество галактик, включенных в исследование, имеющих источники рентгеновского излучения, что позволяет предположить, что они содержат растущие сверхмассивные черные дыры. Команда использовала различные методы съемки, начиная от поверхностных снимков больших областей неба и заканчивая чрезвычайно длительными исследованиями небольших полей. Этот ансамбль часто визуализируется в виде многоуровневых слоев, которые образуют "свадебный торт".
|
|
Многослойные данные телескопа создают картину
|
|
|
|
В ходе наблюдений XMM-Newton и eROSITA обеспечили средний и нижний уровни более широкими, но более мелкими наблюдениями. В то же время, Chandra обеспечила верхний уровень глубокими наблюдениями, охватывающими относительно небольшую область, что позволило обнаружить более слабые и удаленные растущие черные дыры.
|
|
|
|
"Объединив эти данные с разных рентгеновских телескопов, мы можем составить более полную картину того, как растут эти черные дыры, чем это смог бы сделать любой телескоп в одиночку", - сказал соавтор исследования Фан Цзоу из Мичиганского университета. "Мы можем выяснить, почему за десять миллиардов лет рост сверхмассивных черных дыр превратился из бурного в неторопливый, а затем и в ледниковый".
|
|
Выясняем, почему черные дыры замедляются
|
|
|
|
Команда провела тесты трех основных возможных сценариев замедления роста черных дыр, которые в настоящее время рассматриваются. Эти варианты были следующими: может ли снижение темпов роста черных дыр быть вызвано менее эффективными темпами потребления, или меньшими типичными массами черных дыр, или меньшим количеством активно растущих черных дыр?
|
|
|
|
Проведенный ими анализ данных, охватывающих миллиарды лет космической истории, привел их к выводу, что черные дыры действительно поглощают вещество тем медленнее, чем позже их обнаруживают после Большого взрыва. Исследователи ожидают, что эта тенденция замедления роста черных дыр сохранится и в будущем.
|
|
|
|
Ключевой проблемой в этом исследовании является то, что как более массивные черные дыры, так и более быстрорастущие черные дыры производят более яркое рентгеновское излучение. Для оценки масс черных дыр и устранения этих двух факторов были использованы наблюдения на других длинах волн, включая оптические и инфракрасные данные.
|
|
|
|
Источник
|
