Спящая массивная черная дыра в ранней Вселенной бросает вызов существующим моделям

21 / 12 / 2024 07:16, автор: Анатолій Колесник
Спящая массивная черная дыра в ранней Вселенной бросает вызов существующим моделям - фото
Credit: Jiarong Gu

Ученые заметили массивную черную дыру в ранней Вселенной, которая уже "дремлет" после того, как наелась вволю.

Об открытии рассказывают в Кембриджском университете, передают OstanniPodii.com.

Подобно медведю, который объедается лососем перед зимней спячкой, или так необходимого сна после рождественского ужина, эта черная дыра объелась до такой степени, что уснула в своей материнской галактике.

Чтобы ее обнаружить в ранней Вселенной, всего через 800 миллионов лет после Большого взрыва, международная команда астрономов воспользовалась космическим телескопом Джеймса Уэбба.

Черная дыра огромна -- в 400 миллионов раз превышает массу нашего Солнца, что делает ее одной из самых массивных черных дыр, обнаруженных "Уэббом" на данном этапе развития Вселенной. Черная дыра настолько огромна, что составляет примерно 40% от общей массы своей галактики: для сравнения, большинство черных дыр в локальной вселенной составляют примерно 0,1% от массы своей галактики.

Однако, несмотря на гигантский размер, эта черная дыра поглощает или накапливает газ, необходимый ей для роста, с очень низкой скоростью -- примерно в 100 раз ниже теоретического максимального предела, что делает ее фактически спящей.

Такая сверхмассивная и не растущая черная дыра на таком раннем этапе развития Вселенной бросает вызов существующим моделям развития черных дыр. Однако исследователи говорят, что наиболее вероятным сценарием является то, что черные дыры проходят через короткие периоды сверхбыстрого роста, за которыми следуют долгие периоды покоя. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.

Когда черные дыры "дремлют", они гораздо менее светящиеся, что затрудняет их обнаружение даже с помощью высокочувствительных телескопов, таких как "Уэбб". Черные дыры нельзя наблюдать непосредственно, но вместо этого их можно обнаружить по характерному свечению закрученного аккреционного диска, который образуется у краев черной дыры. Газ в аккреционном диске становится чрезвычайно горячим и начинает светиться и излучать энергию в ультрафиолетовом диапазоне.

"Несмотря на то, что эта черная дыра находится в состоянии покоя, ее огромный размер позволил нам ее обнаружить", - сказал ведущий автор исследования Игнас Юоджбалис из Кембриджского института космологии им. "Ее состояние покоя позволило нам также узнать о массе материнской галактики. Ранняя Вселенная смогла создать некоторых абсолютных монстров, даже в относительно крошечных галактиках".

Согласно стандартным моделям, черные дыры образуются из коллапсирующих остатков мертвых звезд и аккрецируют материю до предполагаемого предела, известного как предел Эддингтона, где давление излучения на материю преодолевает гравитационное притяжение черной дыры. Однако огромный размер этой черной дыры свидетельствует о том, что стандартные модели не могут адекватно объяснить, как эти монстры образуются и растут.

"Вполне возможно, что черные дыры "рождаются большими", что может объяснить, почему Уэбб заметил огромные черные дыры в ранней Вселенной", - говорит соавтор статьи профессор Роберто Майолино из Института Кавли и Кембриджской лаборатории Кавендиша. "Но другая возможность заключается в том, что они проходят через периоды гиперактивности, за которыми следуют долгие периоды покоя".

Работая с коллегами из Италии, кембриджские исследователи провели ряд компьютерных симуляций, чтобы смоделировать, как эта спящая черная дыра могла вырасти до таких огромных размеров так рано во Вселенной. Они обнаружили, что наиболее вероятным сценарием является то, что черные дыры могут превышать предел Эддингтона на короткие периоды, во время которых они очень быстро растут, после чего наступают долгие периоды бездействия: исследователи говорят, что такие черные дыры, как эта, вероятно, едят от 5 до 10 миллионов лет и спят около 100 миллионов лет.

"Объяснять спящую черную дыру периодами гиперактивности звучит контринтуитивно, но эти короткие всплески позволяют ей быстро расти, в то время как большую часть времени она дремлет", - говорит Майолино.

Поскольку периоды покоя намного длиннее, чем периоды сверхбыстрого роста, именно в эти периоды астрономы имеют больше всего шансов обнаружить черные дыры. "Это был первый результат, который я получил в рамках моей докторской диссертации, и мне понадобилось некоторое время, чтобы оценить, насколько он был замечательным", - говорит Юоджбалис. "Только после того, как я начал общаться со своими коллегами с теоретической стороны астрономии, я смог увидеть истинное значение этой черной дыры".

Из-за низкой светимости спящие черные дыры астрономам сложнее обнаружить, но исследователи говорят, что эта черная дыра почти наверняка является верхушкой гораздо большего айсберга, если черные дыры в ранней Вселенной проводят большую часть своего времени в спящем состоянии.

"Вполне вероятно, что подавляющее большинство черных дыр находится в таком состоянии покоя -- я удивлен, что мы нашли эту, но мне приятно думать, что мы можем найти гораздо больше", - сказал Майолино.

ТЕГИ:

 

Последние новости

сегодня:
вторник, 7 января:

все новости


 
ПОПУЛЯРНЫЕ НОВОСТИ:
В результате российской атаки Киева погибли люди (оновлено)

11:50, 1 января 2025 г.
В результате российской атаки Киева погибли люди (оновлено)
 
ISW: российские газовые доходы существенно упадут из-за решени...

06:00, 3 января 2025 г.
ISW: российские газовые доходы существенно упадут из-за решени...
 
Война: 1045 сутки полномасштабного российского вторжения

08:31, 3 января 2025 г.
Война: 1045 сутки полномасштабного российского вторжения
 
Война: 1043 сутки полномасштабного российского вторжения

08:56, 1 января 2025 г.
Война: 1043 сутки полномасштабного российского вторжения
 
ISW: 5 января украинские войска достигли тактического продвиже...

07:06, 6 января 2025 г.
ISW: 5 января украинские войска достигли тактического продвиже...
 
 
ПОХОЖИЕ НОВОСТИ:
Уэбб разглядел сразу 44 звезды в далекой галактике благодаря г...

00:41, 7 января 2025 г.
Уэбб разглядел сразу 44 звезды в далекой галактике благодаря г...
 
Астрономы нашли опрокинутую на бок сверхмассивную черную дыру

10:23, 23 декабря 2024 г.
Астрономы нашли опрокинутую на бок сверхмассивную черную дыру
 
Уэбб обнаружил, что в ранней Вселенной планетообразующие диски...

08:55, 18 декабря 2024 г.
Уэбб обнаружил, что в ранней Вселенной планетообразующие диски...
 
Уэбб подтвердил расходящееся с теорией значение скорости расши...

21:52, 16 декабря 2024 г.
Уэбб подтвердил расходящееся с теорией значение скорости расши...
 
Джет черной дыры наткнулся на что-то в темноте

07:05, 13 декабря 2024 г.
Джет черной дыры наткнулся на что-то в темноте
 
Цей сайт та сторонні віджети на ньому використовують COOKIE, що необхідно для повноцінної роботи сайту. “Куки” – це безпечна технологія збирання аналітичної інформації про відвідувачів. Їх можна відключити у налаштуваннях Вашого браузера. Погодитися на використання Cookie