Найдена самая голодная бездна во Вселенной

Астрофизики из объединенной обсерватории Gemini (Чили — Гавайи) и лаборатории NSF NOIR не поверили своим глазам, когда получили данные по черной дыре LID-568. Оказалось, что свежеобнаруженная пустота поглощает в 40 раз быстрее, чем вообще могли себе представить ученые.

Главное — хороший аппетит

— доктор астрономии Джулия Шарвахтер, один из авторов нового исследования.

Точнее сказать, объедалась. Космический телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST) заглянул в далекое прошлое. Исследователи увидели LID-568 такой, какой она была всего 1,5 млрд лет после Большого взрыва. Астрофизики поражены тем, что новоявленная черная дыра излучает неожиданно больше рентгеновских лучей, чем ожидалось от объектов такого размера.



С другой стороны, ученые, наконец, поняли, как крошечные черные дыры практически моментально вдруг становятся сверхмассивными. Тут все как у людей, главное — иметь хороший аппетит.


— Шарвахтер.

На настоящий момент команда астрофизиков планирует снова задействовать JWST. Ученые надеются, что космический телескоп поможет им изучить все тонкости механизма, когда черная дыра с неслыханной скоростью поглощает окружающую ее материю.

4000% «лишней» энергии

Теперь немного теории. По мнению большинства современных астрономов, любая черная дыра ограничена в скорости, с которой она способна пожирать новый материал. В честь английского астрофизика данное ограничение носит название «предела Эддингтона».

По сути, это точка, где уравновешиваются две силы. Одна из них является внутренней, гравитационной, принадлежащей самой черной дыре. Вторая — это внешняя сила, она возникает вследствие нагрева материи, падающей в черную дыру.

В случае если черная дыра каким-то образом сможет превысить вышеназванный предел, то, как считают ученые, окружающие бездну газы устремятся в разные стороны. И это сделает черную дыру необыкновенно яркой. Правда, это продлится совсем недолго.

Так считалось раньше. Но вот недавно астрофизики, исследуя ядра галактик, особенно удаленных от Земли, вдруг обнаружили, что одно из галактических «сердец» светится с аномальной интенсивностью.

Ситуация складывалась очень интересная. С одной стороны, кольцо материи вокруг LID-568 было совершенно незаметно в видимой и ближней инфракрасной части спектра. С другой, материал, окружающий черную дыру, генерировал на 4000% энергии больше, чем разрешал закон Эддингтона.

Астрофизики предположили, что подобная энергетическая аномалия связана с очень мощными потоками газа вокруг центра бездны. Вот только увидеть их обычными методами не получалось, так как в видимом спектре LID-568 практически не видна. Поэтому ученым пришлось использовать крайне специфический инструмент, интегральный спектрограф поля.

Этот метод нельзя назвать точным, но у него есть одно неоспоримое преимущество. Используя его, астрономы могут измерить спектр каждого пикселя, попавшего в поле зрения телескопа, не ограничиваясь узким диапазоном.

Перешагнуть через максимум

Благодаря спектрографу поля, исследователи смогли наконец-то составить полную картину того, что творится вокруг очень далекой черной дыры. Оказалось, что из нее в разные стороны бьют мощнейшие потоки газа со скоростью 500-600 км/с.

Ученые говорят, что обнаруженные газовые потоки — это своего рода выпускные клапаны. Через них LID-568 и сбрасывает излишки энергии, которые возникают из-за ее невероятного аппетита. Только так черная дыра может превысить предел Эддингтона.

Кроме того, по мнению астрофизиков, это позволило бездне пройти путь от микро до сверхмассивного размера «за один эпизод быстрого поглощения материи».

Уже через 1,5 млрд лет после Большого взрыва стали возникать первые галактики. Одновременно формировались и их плотные ядра, которые сейчас можно увидеть в центре этих космических образований.

Последние исследования показали, что в большинстве этих тусклых ядер, образовавшихся из пыли, буквально сразу же появились сверхмассивные черные дыры. Не исключение и наша галактика, в сердце которой находится колоссальная черная дыра Стрелец А*. Этот объект является невероятно плотной концентрацией материи и имеет массу, которая как минимум в 100 000 раз больше массы нашего родного Солнца.



Астрофизики считают, что такие аномально огромные бездны могли появиться на свет двумя путями. Первый «тяжелый» — результат схлопывания гигантских облаков газа. Второй «легкий» — последствие гибели самых ранних звезд во Вселенной.

И астрономы долгое время не могли понять, как первоначальные совсем небольшие черные дыры вдруг стремительно достигли сверхмассивного размера, не превышая значений, предсказанных Эддингтоном.

Новое исследование указывает на то, что часть черных дыр способны превысить этот порог, когда они чрезвычайно быстро поглощают окружающий их материал.


— доктор астрофизики, профессор Хьевон Су, руководитель исследования.