Массивная черная дыра пожирает материю в 40 раз быстрее известных пределов

Эта черная дыра, обнаруженная в далекой галактике LID-568, образовавшейся всего через 1,5 миллиарда лет после Большого взрыва, в 40 раз превосходит теоретический максимум скорости поглощения материи, известный как предел Эддингтона.

Результаты исследования, опубликованные в журнале Nature Astronomy, проливают новый свет на то, как сверхмассивные черные дыры могли достичь внушительных размеров за относительно короткий промежуток космической истории.

Аккреционный диск черной дыры — вращающийся диск материи, втягиваемой внутрь, — интенсивно светится, поскольку трение и гравитационные силы нагревают его.

Но есть одна загвоздка: при высоких уровнях яркости внешнее давление излучаемого света может противодействовать гравитационному притяжению черной дыры изнутри, создавая баланс, известный как предел Эддингтона.

Этот порог, по сути, ограничивает скорость, с которой черная дыра может «питаться», поскольку давление света может отталкивать материю от черной дыры.

Однако эта черная дыра не поддается такому ограничению. Анализ показывает, что ее масса в 7,2 миллиона раз больше массы нашего Солнца, и она излучает гораздо больше света, чем ожидается для ее размеров.

Расчеты показывают, что скорость ее потребления примерно в 40 раз превышает допустимую по пределу Эддингтона. Ученые предполагали, что черные дыры могут временно превышать этот предел при определенных условиях, но это первое наблюдение такого экстремального пищевого поведения.

Открытие может помочь разрешить давнюю космическую загадку: как черные дыры в ранней Вселенной смогли так быстро стать такими массивными.

Обычно считается, что черным дырам требуются миллиарды лет, чтобы вырасти до сверхмассивных размеров, однако астрономы уже наблюдали этих космических гигантов относительно скоро после Большого взрыва.

Исследователи предполагают, что периоды избыточного питания, выходящие далеко за пределы Эддингтона, могут объяснить, как ранние черные дыры накапливали массу такими ускоренными темпами, что позволило им достичь статуса сверхмассивных гораздо быстрее, чем считалось ранее.

Это открытие не только меняет наше понимание формирования черных дыр, но и может иметь важные последствия для изучения структуры и эволюции ранней Вселенной. Высокая скорость аккреции материи может указывать на наличие уникальных условий в галактике LID-568, которые позволили черной дыре расти так быстро. Ученые предположили, что это могло происходить из-за обилия газа и пыли, стремящихся к черной дыре, а также из-за взаимодействий с другими звездами и объектами в окружающем пространстве.

Исследователи намерены продолжить наблюдения за LID-568 и другими галактиками, чтобы лучше понять механизмы, возможные для экстремального роста черных дыр. Инструменты космического телескопа «Уэбб» позволяют изучать не только самих черных дыр, но и их влияние на формирование галактик. Это открытие может привести к новым гипотезам о связи между массовыми черными дырами и процессами звездообразования в первые эры космической эволюции.

Кроме того, результаты исследования поднимают вопросы о возможности существования других черных дыр, демонстрирующих подобные свойства в ранней Вселенной. Эти открытия могут подготовить почву для более глубокой работы над нашей космической историей, где черные дыры выступают не просто как конечные звезды, но и как активные участники процессов, формирующих пространство и время.