Перекусила і заснула: астрономи виявили найбільшу чорну діру в ранньому Всесвіті.

Астрономи за допомогою космічного телескопа Джеймса Вебба виявили "сплячу" надмасивну чорну діру, яка існувала всього 800 млн років після Великого вибуху. Цей космічний монстр "заснув" після того, як поглинув занадто велику кількість галактичного газу. Це незвичайна чорна діра, адже вона має масу, що в 400 млн разів перевищує масу Сонця, і є найбільшою чорною дірою, яку спостерігав телескоп Вебба в ранньому Всесвіті. Це відкриття ще більше ускладнює загадку того, як надмасивні чорні діри стали такими величезними так швидко в ранньому Всесвіті. Дослідження опубліковано в журналі Nature, пише Space.

Незвичайна чорна діра

Коли астрономи знаходять надмасивні чорні діри в центрах галактик у локальному Всесвіті, тобто вони існують вже мільярди років, то ці космічні монстри мають приблизно 0,1% маси своєї рідної галактики. Але виявлена в ранньому Всесвіті гігантська чорна діра має масу, що складає приблизно 40% маси своєї рідної галактики. І це вражає.

Астрономи очікували, що чорна діра такого розміру буде жадібно поглинати матерію, щоб рости, але вона майже цього не робить, якщо точніше, то поглинання відбувається надзвичайно повільно.

Коли чорні діри живляться матерією, навколо них утворюється акреційний диск. Гравітація чорної діри викликає нагрів і тертя матеріалу в цьому диску, що призводить до того, що диск випромінює яскраве випромінювання. Таким чином можна побачити чорну діру. Якщо ж космічний монстр перебуває в "сплячому режимі", тобто майже не поглинає матерію, то його неможливо побачити.

Але виявлена спляча надмасивна чорна діра є іншою. Справа в тому, що її величезна маса надає їй величезний гравітаційний вплив, тому її вдалося побачити. Астрономи з'ясували, що чорна діра знаходиться в центрі відносно невеликої галактики, і це дивно, яким чином у ній утворилася така гігантська чорна діра.

Загадка чорних дір раннього Всесвіту

Надмасивні чорні діри знаходяться в центрах усіх галактик, і їх маса в мільйони і мільярди разів перевищує масу Сонця. На відміну від чорних дір зоряної маси, які виникають внаслідок смерті масивних зірок, вважається, що надмасивні чорні діри ростуть внаслідок злиття більш масивних чорних дір і постійного живлення галактичним газом.

Астрономи вважають, що для створення надмасивної чорної діри потрібно більше мільярда років. Але телескоп Вебба вже виявив за останні 2 роки гігантські чорні діри, які існували вже через 600 млн років після Великого вибуху. Астрономи не можуть зрозуміти, яким чином вони з'явилися так швидко. Огромний розмір виявленої чорної діри і той факт, що вона навіть не росте швидко за рахунок поглинання матерії, тільки ускладнює загадку.

Автори дослідження припускають, що такі чорні діри могли з'явитися спочатку дуже великими. Але є ймовірність того, що вони мають періоди занадто активного поглинання матерії, а потім настають періоди тривалого спокою.

Яким чином чорні діри стали дуже великими в ранньому Всесвіті?

Вчені за допомогою комп'ютерного моделювання з'ясували, що такі чорні діри могли протягом відносно короткого часу перевищувати межу того, скільки матерії вони можуть поглинути. Ця межа називається межею Еддінгтона і передбачає, що у чорних дір настає момент, коли тиск випромінювання їх дисків відштовхує надходячу матерію, і таким чином чорна діра перестає живитися.

Автори дослідження вважають, що чорні діри в ранньому Всесвіті могли на деякий час перевищити межу Еддінгтона і в цей час росли з дуже великою швидкістю. Розрахунки показують, що такі періоди надшвидкого зростання тривають від 5 до 10 млн років, після чого чорна діра "засинає" і в такому стані перебуває приблизно 100 млн років. Це означає, що ранні величезні чорні діри можна частіше виявити, коли вони перебувають у "сплячому режимі".