Секрет сверхмассивных чудовищ раскрывается: открыта черная дыра, сформировавшаяся вскоре после Большого взрыва

Астрономы зафиксировали редчайшее космическое явление — черную дыру, растущую быстрее всех известных аналогов. Это открытие стало возможным благодаря рентгеновской обсерватории NASA Chandra и приблизило учёных к пониманию того, как сверхмассивные черные дыры успели сформироваться вскоре после Большого взрыва.

Космический гигант на заре Вселенной

Объект с обозначением RACS J0320-35 находится в 12,8 млрд световых лет от Земли. Мы видим его таким, каким он был всего через 920 млн лет после рождения Вселенной. Масса этой черной дыры оценивается примерно в миллиард солнечных масс, а её излучение стало рекордным для первого миллиарда лет истории космоса.

Яркий квазар, питаемый этим объектом, способен затмить свет целых галактик. Материя, закручиваясь в аккреционный диск, падает в черную дыру и вызывает мощные всплески рентгеновского и оптического излучения.

"Было несколько шокирующе увидеть, как эта черная дыра растет семимильными шагами", — сказал руководитель исследования Лука Игина.

Важность открытия

Наблюдения Chandra в 2023 году подтвердили уникальность RACS J0320-35. Выяснилось, что скорость её роста превышает так называемый предел Эддингтона - баланс между гравитацией и давлением излучения, который обычно ограничивает накопление массы. Но эта черная дыра нарушает правила.

"Зная массу черной дыры и скорость её роста, мы можем работать в обратном направлении, чтобы оценить, насколько массивной она могла быть при рождении", — пояснил соавтор исследования Альберто Моретти.

Теории происхождения

Существует два сценария, объясняющих появление таких гигантов:

• Коллапс газового облака: изначально черные дыры могли образоваться с массой около 10 тысяч Солнц.

• Коллапс массивной звезды: стартовая масса меньше 100 Солнц, но рост происходил быстрее обычного.

Анализ спектра показал, что скорость роста RACS J0320-35 в 2,4 раза выше предела Эддингтона.

Сравнение моделей роста

Ошибка → Последствие → Альтернатива

• Ошибка: считать, что предел Эддингтона непреодолим.
  Последствие: упрощённые модели роста черных дыр.
  Альтернатива: учитывать сверхкритические режимы аккреции.

• Ошибка: предполагать, что черные дыры образуются только из массивных облаков.
  Последствие: недооценка роли звёздных коллапсов.
  Альтернатива: анализировать смешанные сценарии.

А что если…

Если подобные объекты были распространены в ранней Вселенной, то именно они могли сыграть ключевую роль в формировании первых галактик. Это меняет представления о том, как быстро могла развиваться космическая структура после Большого взрыва.

Плюсы и минусы открытия

FAQ

Что такое предел Эддингтона?
Это предел, при котором давление излучения уравновешивает гравитацию. Обычно он ограничивает скорость роста черных дыр.

Почему это открытие важно?
Оно показывает, что сверхмассивные объекты могли формироваться гораздо быстрее, чем считалось ранее.

Можно ли наблюдать квазар невооружённым глазом?
Нет, для этого нужны мощные телескопы и длительные экспозиции.

Мифы и правда

• Миф: черные дыры засасывают всё подряд.
  Правда: материя должна быть очень близко к горизонту событий, чтобы попасть внутрь.

• Миф: квазары можно увидеть глазами.
  Правда: для этого нужны современные телескопы.

• Миф: все черные дыры растут одинаково.
  Правда: RACS J0320-35 нарушает привычные правила.

Исторический контекст

• 1916 год — теория общей относительности предсказала существование черных дыр.

• 1960-е годы — открыты первые квазары.

• 1999 год — запуск рентгеновской обсерватории Chandra.

• 2023 год — открыта сверхбыстрорастущая черная дыра RACS J0320-35.

Три интересных факта

1. RACS J0320-35 — один из немногих квазаров с релятивистскими струями.

2. Черные дыры могут излучать больше энергии, чем целые галактики.

3. Предел Эддингтона назван в честь британского астрофизика Артура Эддингтона.