|
Сверхмассивная черная дыра, нарушающая все правила
|
|
|
|
Международная исследовательская группа, возглавляемая учеными из университетов Васэда и Тохоку, обнаружила необычный квазар в ранней Вселенной, в котором находится одна из самых быстрорастущих сверхмассивных черных дыр, известных в этом масштабе масс. Наблюдения с помощью телескопа Subaru выявили поразительную комбинацию, нарушающую все правила: квазар претерпевает чрезвычайно быструю аккрецию, одновременно ярко сияя в рентгеновских лучах и испуская мощное радиоизлучение в виде реактивной струи - особенности, которые не предполагаются во многих теоретических моделях. Это неожиданное сопоставление явлений открывает новый взгляд на то, как растут сверхмассивные черные дыры в ранней Вселенной.
|
|
|
|
Сверхмассивные черные дыры, масса которых в миллионы-миллиарды раз превышает массу Солнца, находятся в центрах большинства галактик. Они растут, втягивая окружающий газ. По мере того, как газ закручивается внутрь, он образует аккреционный диск, а также может образовывать компактную область горячей плазмы, известную как корона (ключевой источник рентгеновского излучения). В некоторых системах также образуется струя, которая интенсивно излучает на радиоволнах. Самые яркие, активно питающиеся черные дыры называются квазарами. И все же остается фундаментальной загадкой: как некоторые сверхмассивные черные дыры стали такими массивными на столь раннем этапе космической истории?
|
|
|
|
|
|
|
Преодоление "предела скорости" роста черных дыр
|
|
|
|
Основной идеей быстрого раннего роста является суперэддингтоновская аккреция. Согласно стандартной теории, излучение, создаваемое падающим веществом, оказывает обратное воздействие на газ и устанавливает верхний предел, называемый пределом Эддингтона, для устойчивого роста. Но в особых условиях черные дыры могут временно превысить этот предел, что приводит к быстрому накоплению массы за короткие космические промежутки времени.
|
|
|
|
Чтобы проверить, происходит ли такой экстремальный рост в ранней Вселенной, команда использовала спектрограф ближнего инфракрасного диапазона телескопа Subaru (MOIRCS) для измерения движения газа вблизи квазара и оценки массы черной дыры по линии излучения Mg II (2800 A). В результате команда обнаружила сверхмассивную черную дыру в ранней Вселенной примерно 12 миллиардов лет назад, скорость аккреции которой, согласно рентгеновским наблюдениям, примерно в 13 раз превышает предел Эддингтона.
|
|
|
|
Исследование опубликовано в Astrophysical Journal.
|
|
Сюрприз: яркие рентгеновские лучи и мощная радиоструя
|
|
|
|
Что делает этот объект особенно впечатляющим, так это его многоволновое поведение. Во время суперэддингтоновских фаз многие модели предсказывают, что внутренняя структура потока изменяется таким образом, что может уменьшить наблюдаемое рентгеновское излучение, и что струи могут быть менее заметными.
|
|
|
|
Однако этот квазар ярко светит как в рентгеновском, так и в радиочастотном диапазонах, что указывает на то, что он растет с экстремальной скоростью, одновременно поддерживая активную корону и мощную струю. Это неожиданное сочетание намекает на физические механизмы, которые еще не полностью учтены современными моделями экстремальной аккреции и запуска реактивных двигателей.
|
|
Обнаружение черной дыры в переходный период после вспышки аккреции
|
|
|
|
Команда исследователей предполагает, что объект может быть обнаружен во время кратковременной переходной стадии - например, после внезапного выброса газа. На этом снимке быстрый всплеск аккреции может привести систему в состояние Суперэддингтона, в то время как яркая рентгеновская корона и мощная струя остаются одновременно возбужденными в течение ограниченного времени, прежде чем система перейдет к более типичному режиму.
|
|
|
|
Если это открытие верно, то оно открывает редкую возможность для наблюдений за изменяющимся во времени ростом черных дыр в ранней Вселенной - важный шаг к пониманию того, как массивные черные дыры образовались так быстро.
|
|
|
|
Мощное радиоизлучение квазара предполагает наличие струи, обладающей достаточной энергией, чтобы влиять на окружающую среду. Такие струи могут передавать энергию в галактику-хозяина, потенциально регулируя звездообразование и формируя механизмы совместной эволюции галактик и черных дыр. Связь между суперэддингтоновским ростом и реактивной обратной связью остается малоизученной, и этот объект представляет собой новый ориентир для проверки этих идей в ранней Вселенной.
|
|
|
|
Ведущий автор Сакико Обучи (Университет Васэда) говорит: "Это открытие может приблизить нас к пониманию того, как сверхмассивные черные дыры так быстро образовались в ранней Вселенной. Мы хотим выяснить, что приводит в действие необычно сильное рентгеновское и радиоизлучение и скрывались ли подобные объекты в данных наблюдений".
|
|
|
|
Источник
|
