Виявлено надмасивну чорну діру, яка надзвичайно швидко зростає, "порушуючи правила"

У ранньому Всесвіті виявлено дивовижну комбінацію: квазар зазнає надзвичайно швидкої акреції, при цьому одночасно яскраво сяє у рентгенівському діапазоні та виробляє сильне радіовипромінювання з джета — особливості, які, за багатьма теоретичними моделями, не можуть співіснувати.

Про відкриття повідомляється на сайті телескопа "Субару", передають OstanniPodii.com.

Надмасивні чорні діри, маса яких у мільйони та мільярди разів перевищує масу Сонця, знаходяться в центрах більшості галактик. Вони зростають, втягуючи навколишній газ. Газ, рухаючись всередину по спіралі, утворює акреційний диск і може також підживлювати компактну область гарячої плазми, відому як корона (ключове джерело рентгенівського випромінювання). У деяких системах також утворюється джет, який видає сильне радіовипромінювання. Найяскравіші чорні діри, що активно живляться, називаються квазарами. Однак є фундаментальна загадка: як деякі надмасивні чорні діри стали такими масивними настільки рано в історії Всесвіту?

Порушення «обмеження швидкості» зростання чорних дір

Провідною ідеєю щодо швидкого раннього зростання є над-Едінгтонівське акреційне явище. За стандартною теорією, для стабільного зростання газ відштовхується випромінюванням, що утворюється під час падіння речовини, встановлюючи верхню межу, звану межею Едінгтона. Але в особливих умовах чорні діри можуть тимчасово перевищувати цю межу, що дозволяє швидко накопичувати масу за короткі космічні проміжки часу.

Для перевірки, чи відбувається таке екстремальне зростання в ранньому Всесвіті, міжнародна команда вчених використовувала спектрограф ближнього інфрачервоного діапазону (MOIRCS) телескопа Субару. Дослідники виміряли рух газу поблизу квазара та оцінили масу чорної діри за лінією випромінювання іонізованого магнію. В результаті команда виявила, що надмасивна чорна діра в ранньому Всесвіті приблизно 12 мільярдів років тому має швидкість акреції, виходячи з рентгенівських спостережень, що досягає приблизно 13 разів межі Едінгтона.

Несподіванка: яскраве рентгенівське випромінювання та потужний радіоджет

Особливо дивовижним цей об′єкт робить його поведінка в різних діапазонах хвиль. Як передбачають багато моделей, під час фаз, що перевищують межу Едінгтона, внутрішня структура потоку змінюється таким чином, що може зменшити спостережуване рентгенівське випромінювання, а джети можуть бути менш помітними. Однак цей квазар яскраво світиться як у рентгенівському, так і в радіодіапазоні, що вказує на те, що він зростає з надзвичайною швидкістю, одночасно підтримуючи активну корону та потужний джет. Ця несподівана комбінація натякає на фізичні механізми, які ще не повністю охоплені сучасними моделями екстремальної акреції та запуску джетів.

Чорна діра можливо "спіймана" в перехідному стані після спалаху акреції

Команда припускає, що об′єкт міг бути зафіксований під час короткочасного перехідного етапу — наприклад, після раптового спалаху припливу газу. За цією гіпотезою, швидке зростання акреції може штовхнути систему в стан, що перевищує Едінгтона, тоді як яскрава рентгенівська корона та сильний джет залишаються одночасно енергійними протягом обмеженого часу, перш ніж система перейде до більш типового режиму.

Якщо це дійсно так, то це відкриває рідкісне вікно для спостережень за зміною розмірів чорної діри в ранньому Всесвіті — важливий крок до розуміння того, як масивні чорні діри утворилися так швидко.

Чому це важливо для еволюції галактик

Сильне радіовипромінювання квазара вказує на наявність джета, енергія якого достатня для впливу на навколишнє середовище. Такі джети можуть вливати енергію в свою галактику, при цьому потенційно регулювати зореутворення, формуючи співеволюцію галактик і чорних дір. Зв′язок між зростанням, що перевищує Едінгтона, і зворотним зв′язком, що викликається джетом, залишається недостатньо вивченим, і цей об′єкт надає новий орієнтир для перевірки цих ідей у ранньому Всесвіті.

Головний автор дослідження Сакіко Обучі (Університет Васеда) зазначив: «Це відкриття може наблизити нас до розуміння того, як надмасивні чорні діри так швидко утворилися в ранньому Всесвіті. Ми хочемо дослідити, що є джерелом надзвичайно сильного рентгенівського та радіовипромінювання, і чи в даних досліджень приховані схожі об′єкти».

Результати були опубліковані в Astrophysical Journal 21 січня 2026 року.

• Чорні діри
• Квазари