Обнаружена сверхмассивная черная дыра, которая чрезвычайно быстро растет, «нарушая правила»

В ранней Вселенной обнаружена удивительная комбинация: квазар подвергается чрезвычайно быстрой аккреции, при этом одновременно ярко светится в рентгеновском диапазоне и производит сильное радиоизлучение из джета — особенности, которые, по многим теоретическим моделям, не могут сосуществовать.

Об открытии сообщается на сайте телескопа «Субару», передают OstanniPodii.com.

Сверхмассивные черные дыры, масса которых в миллионы и миллиарды раз превышает массу Солнца, находятся в центрах большинства галактик. Они растут, втягивая окружающий газ. Газ, двигаясь внутрь по спирали, образует аккреционный диск и может также подпитывать компактную область горячей плазмы, известную как корона (ключевой источник рентгеновского излучения). В некоторых системах также образуется джет, который выдает сильное радиоизлучение. Самые яркие черные дыры, которые активно питаются, называются квазарами. Однако есть фундаментальная загадка: как некоторые сверхмассивные черные дыры стали такими массивными так рано в истории Вселенной?

Нарушение «ограничения скорости» роста черных дыр

Ведущей идеей относительно быстрого раннего роста является сверх-Эдингтоновское аккреционное явление. По стандартной теории, для стабильного роста газ отталкивается излучением, образующимся при падении вещества, устанавливая верхний предел, называемый пределом Эдингтона. Но в особых условиях черные дыры могут временно превышать этот предел, что позволяет быстро накапливать массу за короткие космические промежутки времени.

Для проверки, происходит ли такой экстремальный рост в ранней Вселенной, международная команда ученых использовала спектрограф ближнего инфракрасного диапазона (MOIRCS) телескопа Субару. Исследователи измерили движение газа вблизи квазара и оценили массу черной дыры по линии излучения ионизированного магния. В результате команда обнаружила, что сверхмассивная черная дыра в ранней Вселенной примерно 12 миллиардов лет назад имеет скорость аккреции, исходя из рентгеновских наблюдений, достигающую примерно 13 раз предела Эдингтона.

Неожиданность: яркое рентгеновское излучение и мощный радиоджет

Особенно удивительным этот объект делает его поведение в разных диапазонах волн. Как предполагают многие модели, во время фаз, превышающих предел Эдингтона, внутренняя структура потока изменяется таким образом, что может уменьшить наблюдаемое рентгеновское излучение, а джеты могут быть менее заметными. Однако этот квазар ярко светится как в рентгеновском, так и в радиодиапазоне, что указывает на то, что он растет с чрезвычайной скоростью, одновременно поддерживая активную корону и мощный джет. Эта неожиданная комбинация намекает на физические механизмы, которые еще не полностью охвачены современными моделями экстремальной аккреции и запуска джетов.

Черная дыра, возможно, «застигнута» в переходном состоянии после вспышки аккреции

Команда предполагает, что объект мог быть зафиксирован во время кратковременного переходного этапа — например, после внезапной вспышки притока газа. По этой гипотезе, быстрый рост аккреции может толкнуть систему в состояние, превышающее Эдингтона, тогда как яркая рентгеновская корона и сильный джет остаются одновременно энергичными в течение ограниченного времени, прежде чем система перейдет к более типичному режиму.

Если это действительно так, то это открывает редкое окно для наблюдений за изменением размеров черной дыры в ранней Вселенной — важный шаг к пониманию того, как массивные черные дыры образовались так быстро.

Почему это важно для эволюции галактик

Сильное радиоизлучение квазара указывает на наличие джета, энергия которого достаточна для воздействия на окружающую среду. Такие джеты могут вливать энергию в свою галактику, при этом потенциально регулируя звездообразование, формируя соэволюцию галактик и черных дыр. Связь между ростом, превышающим Эдингтона, и обратной связью, вызываемой джетом, остается недостаточно изученной, и этот объект предоставляет новый ориентир для проверки этих идей в ранней Вселенной.

Главный автор исследования Сакико Обучи (Университет Васеда) отметил: «Это открытие может приблизить нас к пониманию того, как сверхмассивные черные дыры так быстро образовались в ранней Вселенной. Мы хотим исследовать, что является источником чрезвычайно сильного рентгеновского и радиоизлучения, и есть ли в данных исследований скрытые похожие объекты».

Результаты были опубликованы в Astrophysical Journal 21 января 2026 года.

• Черные дыры
• Квазары