|
Сверхмассивные черные дыры не так уж и массивны
|
|
|
|
Астрономы, изучающие популяцию необычно малоактивных в рентгеновском диапазоне и сверхмассивных черных дыр, обнаруженных космическим телескопом Джеймса Уэбба, обнаружили, что они могут быть не такими массивными, как кажутся. Новая статья, описывающая правдоподобный сценарий, который мог бы породить такие черные дыры, была опубликована в журнале Astronomy & Astrophysics 19 июня.
|
|
Рентгеновски неактивные гиганты
|
|
|
|
С момента появления телескопа JWST астрономы смогли обнаружить массивные черные дыры в центрах галактик в течение первого миллиарда лет существования Вселенной. Их обнаруживают по свету, который они излучают, активно поглощая падающий материал. Чтобы рассчитать массу этих черных дыр, астрономы наблюдают за газом, вращающимся вокруг них с экстремальными скоростями, что регистрируется в виде спектральных линий. Более быстрое вращение указывает на более сильную гравитацию, что, в свою очередь, предполагает более тяжелую черную дыру. Этот метод хорошо работал в течение десятилетий в ближней Вселенной.
|
|
|
|
Однако, применительно к самым ранним черным дырам, обнаруженным телескопом JWST, этот метод дает черные дыры, которые выглядят слишком массивными по сравнению со своими галактиками-хозяевами. Выведенные соотношения масс сильно отличаются от того, что мы видим в локальной Вселенной. Поскольку трудно объяснить, как черная дыра могла так быстро вырасти до таких размеров, астрономы ищут способы объяснить появление этих чудовищных объектов.
|
|
|
|
|
|
|
Кроме того, многие из этих черных дыр не обнаруживаются в рентгеновском диапазоне. Это загадка, поскольку обычно над вращающимся диском черной дыры находится отдельная область чрезвычайно горячей плазмы, называемая короной, которая отвечает за рентгеновское излучение.
|
|
|
|
У астрономов есть решение для обеих загадок: сверхэддингтоновская аккреция. Когда черная дыра питается быстрее, чем теоретический предел, при котором ее собственное излучение должно отталкивать падающий газ, это называется сверхэддингтоновской аккрецией. Интенсивное поглощение газа может подавлять рентгеновское излучение, а также искажать эмиссионные линии, используемые для оценки массы.
|
|
|
|
Группа исследователей под руководством Алессандро Тринки из Астрономической обсерватории INAF в Риме создала модель, объединяющую физику сверхэддингтоновского поглощения с подробным спектром аккреционного диска, чтобы проверить эту идею. Они использовали её для повторного анализа 14 рентгеновски неактивных чёрных дыр, ранее изученных стандартными методами.
|
|
|
|
Они обнаружили, что каждую чёрную дыру в их выборке можно объяснить двумя совершенно разными способами. В одном случае чёрные дыры огромны, но почти неактивны. Это означает, что они поглощают так мало газа, что просто не излучают много на любой длине волны. В другом случае чёрные дыры относительно малы, но поглощают газ с экстремально высокой скоростью, превышающей эддингтоновский показатель. Этот сценарий, естественно, приводит к слабому рентгеновскому излучению в качестве побочного эффекта.
|
|
|
|
При сравнении статистической вероятности каждого решения почти все 14 объектов явно отдавали предпочтение малому объекту с быстрым поглощением газа. Решение о «гигантских, но спящих» объектах было отклонено по физическим причинам.
|
|
|
|
«Второй сценарий, включающий сверхэддингтоновские аккрецирующие системы, вместо этого приведет к появлению спектра с красными прожилками, что может более естественно объяснить другие наблюдаемые свойства этих источников», — пишут исследователи в статье.
|
|
|
|
Они отмечают, что их модель не учитывает плотные облака газа, которые также могут блокировать рентгеновское излучение. «Следует также подчеркнуть, что наши результаты предполагают отсутствие чрезвычайно высоких плотностей газового столба, способных поглощать рентгеновское излучение от активного ядра галактики», — отмечают они.
|
|
|
|
Они говорят, что будущие наблюдения, особенно в разных диапазонах длин волн и с использованием подробных спектральных данных, позволят получить более надежные оценки масс и темпов аккреции этих черных дыр. Если результаты этого исследования подтвердятся, они снимут одно из самых больших противоречий в ранней эволюции черных дыр, показав, что быстрорастущие черные дыры могут имитировать гораздо более крупные.
|
|
|
|
Источник
|
