Астрономы выявили в ранней Вселенной черную дыру, нарушающую законы физики: она растет со скоростью, в 13 раз превышающей космический «предел»

Международная команда астрофизиков под руководством Сакико Обути из Университета Васэда (Япония) сообщила об обнаружении необычайно активного квазара eFEDS J084222.9+001000 (ID830), поведение которого противоречит устоявшимся космологическим моделям. В статье, опубликованной в журнале The Astrophysical Journal, ученые представили результаты многоспектральных наблюдений сверхмассивной черной дыры в ядре галактики ID830, которая поглощает материю в 13 раз быстрее предела Эддингтона — фундаментального физического барьера, который, как считалось ранее, ограничивает максимальную скорость роста черных дыр.

Сверхмассивная черная дыра ID830 расположена на расстоянии около 12 миллиардов световых лет от Земли (красное смещение z=3,43). Ее масса оценивается в 440 миллионов масс Солнца. Научные данные для анализа были получены с помощью инструмента MOIRCS на оптико-инфракрасном телескопе Subaru и рентгеновского космического телескопа eROSITA.

Согласно стандартным астрофизическим принципам, скорость роста черной дыры ограничена пределом Эддингтона. Для справки, предел Эддингтона описывает баланс гравитационных сил: по мере того как черная дыра притягивает газ и пыль, аккреционный диск нагревается и начинает излучать фотоны. Давление этого излучения должно отталкивать окружающую материю наружу, препятствуя бесконтрольному падению массы. Однако фиксация темпов роста ID830, превышающих этот предел в 13 раз, является прямым свидетельством так называемой сверхэддингтоновской аккреции.

Помимо аномальной скорости поглощения, объект демонстрирует нетипичный электромагнитный профиль. ID830 одновременно испускает мощное радиоизлучение от полярных джетов и интенсивное рентгеновское излучение от горячей короны. Существующие теоретические модели предсказывают, что при экстремальном режиме поглощения структура газового потока меняется, охлаждая систему и подавляя формирование рентгеновских выбросов и джетов. Совмещение этих характеристик у ID830 ставит под сомнение полноту текущих физических представлений об аккреции.

Ведущий автор исследования Сакико Обучи считает, что черная дыра ID830 зафиксирована телескопами в короткой переходной фазе, продолжительность которой по космическим меркам составляет около 300 лет. Резкое увеличение скорости роста могло быть вызвано единовременным разрушением и поглощением массивной звезды или крупного газового облака.

Полученные данные предлагают решение проблемы эволюции ранней Вселенной. Способность черных дыр обходить предел Эддингтона объясняет механизмы формирования объектов с массой в сотни миллионов солнечных на этапах, когда возраст Вселенной составлял менее двух миллиардов лет. Излучение и кинетическая энергия джетов ID830 также воздействуют на межзвездную среду родительской галактики, нагревая газ и останавливая процессы локального звездообразования.

Источник: livescience.com