Астрономы нашли самую крупную черную дыру в ранней Вселенной, после того как она "переела" и поглотила огромное количество материи, а затем "заснула".
Астрономы, используя космический телескоп Уэбб, обнаружили "спящую" сверхмассивную черную дыру, существовавшую всего 800 миллионов лет после Большого взрыва. Этот космический гигант "заснул" после того, как поглотил чрезмерное количество галактического газа. Эта черная дыра уникальна, поскольку её масса составляет 400 миллионов солнечных масс, что делает её самой крупной черной дырой, наблюдаемой телескопом Уэбб в ранней Вселенной. Данное открытие еще больше усиливает загадку, как сверхмассивные черные дыры смогли так быстро достичь таких размеров в начале Вселенной. Исследование опубликовано в журнале Nature, сообщает Space.
Уникальная черная дыра
Когда астрономы находят сверхмассивные черные дыры в центрах галактик в локальной Вселенной, которые существуют миллиарды лет, эти космические монстры имеют массу примерно 0,1% от массы своей родной галактики. Однако обнаруженная в ранней Вселенной гигантская черная дыра имеет массу, равную примерно 40% от массы своей галактики, что удивительно.
Астрономы ожидали, что черная дыра такого размера будет активно поглощать материю для роста, но на самом деле это происходит очень медленно.
Когда черные дыры поглощают материю, вокруг них формируется аккреционный диск. Гравитация черной дыры вызывает нагрев и трение в этом диске, что приводит к яркому излучению. Таким образом, черную дыру можно наблюдать. Если же космический гигант находится в "спящем режиме", то есть почти не поглощает материю, его невозможно увидеть.
Однако обнаруженная спящая сверхмассивная черная дыра отличается. Её огромная масса создает значительное гравитационное влияние, что позволяет её увидеть. Астрономы выяснили, что черная дыра расположена в центре относительно небольшой галактики, и это вызывает удивление, как в ней могла образоваться такая гигантская черная дыра.
Загадка черных дыр ранней Вселенной
Сверхмассивные черные дыры находятся в центрах всех галактик, и их масса в миллионы и миллиарды раз превышает массу Солнца. В отличие от черных дыр звездной массы, которые формируются в результате смерти массивных звезд, считается, что сверхмассивные черные дыры растут в результате слияний более массивных черных дыр и постоянного поглощения галактического газа.
Астрономы полагают, что для формирования сверхмассивной черной дыры требуется более миллиарда лет. Однако телескоп Уэбб уже за последние два года обнаружил гигантские черные дыры, существовавшие всего через 600 миллионов лет после Большого взрыва. Астрономы не могут понять, как они появились так быстро. Огромный размер найденной черной дыры и тот факт, что она не растет быстро за счет поглощения материи только усугубляет загадку.
Авторы исследования предполагают, что такие черные дыры могли изначально быть очень большими. Однако существует вероятность, что они имеют периоды активного поглощения материи, за которыми следуют длительные периоды покоя.
Как черные дыры стали такими большими в ранней Вселенной?
Ученые с помощью компьютерного моделирования выяснили, что такие черные дыры могли на относительно короткое время превышать предел, за пределом которого они могут поглощать материю. Этот предел называется пределом Эддингтона и предполагает, что в какой-то момент давление излучения их дисков отталкивает поступающую материю, в результате чего черная дыра перестает поглощать.
Авторы исследования считают, что черные дыры в ранней Вселенной могли временно превышать предел Эддингтона и в этот период расти с большой скоростью. Расчеты показывают, что такие периоды быстрого роста могут длиться от 5 до 10 миллионов лет, после чего черная дыра "засыпает" и остается в таком состоянии около 100 миллионов лет. Это означает, что ранние гигантские черные дыры могут быть чаще обнаружены, когда они находятся в "спящем режиме".