Космический парадокс: новое моделирование раскрывает секрет роста сверхмассивных черных дыр

Они — космические хищники, ненасытные монстры, поглощающие всё, что осмелится подойти слишком близко. Сверхмассивные чёрные дыры (СМЧД) — загадочные объекты, царствующие в сердцах галактик, включая и наш Млечный Путь. Их масса не поддаётся воображению — миллионы, а то и миллиарды Солнц, сжатые в точку невообразимой плотности. Но как эти гиганты успели набрать такой вес за сравнительно короткую жизнь Вселенной?

Долгое время астрономы представляли себе рост чёрных дыр как неторопливый и размеренный процесс. Подобно гурманам, смакующим изысканное блюдо, они, казалось, медленно поглощали газ и пыль, закручивающиеся вокруг них в аккреционном диске. Этот «аккреционный обед» считался основным источником их роста.

Однако последние открытия перевернули эти представления с ног на голову. Данные, полученные новейшими космическими телескопами, такими как «Джеймс Уэбб», показали, что в ранней Вселенной существовали СМЧД невероятных размеров. Они уже красовались в центрах молодых галактик, словно богатыри, родившиеся не по годам рослыми и сильными.

Как объяснить этот феномен? Учёные пришли к выводу, что «аккреционный обед», каким бы обильным он ни был, не мог обеспечить столь стремительный рост. Чёрные дыры должны были обладать ещё одним, гораздо более мощным способом «питания».

И вот группа астрономов под руководством профессора У. Нила Брандта из Университета штата Пенсильвания предложила элегантное объяснение. Изучая данные рентгеновских обсерваторий «Чандра», XMM-Newton и eROSITA, учёные проанализировали активность 8000 АЯГ (активных ядер галактик), в которых скрываются СМЧД.

Эти данные были объединены с результатами космологических симуляций IllustrisTNG, моделирующих эволюцию галактик с момента их зарождения. И тут открылась удивительная картина.

Оказывается, помимо «аккреционного перекуса», чёрные дыры не брезговали и более радикальными мерами. Они сталкивались и сливались друг с другом, как голодные акулы, устраивающие пир во время боя. Именно эти «космические пиры», происходившие в хаосе ранней Вселенной, и стали ключом к разгадке тайны быстрого роста СМЧД.

Но и «аккреционный обед» не был забыт. Учёные выяснили, что он играл решающую роль на более поздних этапах, когда Вселенная успокоилась и «галактические пиры» стали редкостью.

Таким образом, благодаря сочетанию двух механизмов — «аккреционного перекуса» и «галактических пиров» — сверхмассивные чёрные дыры смогли достичь своих колоссальных размеров и занять положенное им место властелинов космического пространства.

Изображение в превью:
Автор: NASA/JPL-Caltech. http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA08696, Общественное достояние
Источник: commons.wikimedia.org