Новая спящая черная дыра может проснуться в любой момент: последствия непредсказуемы

Исследователи обнаружили эту черную дыру с помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб». Она расположена в ранней Вселенной, существовавшей всего через 800 миллионов лет после Большого взрыва. Ее масса в 400 миллионов раз превышает массу нашего Солнца, что делает ее одной из самых массивных черных дыр, наблюдаемых на данном этапе развития Вселенной.

Несмотря на свой огромный размер, черная дыра поглощает газ с очень низкой скоростью. По словам команды исследователей, прирост массы в 100 раз меньше теоретического максимума. Это указывает на то, что черная дыра находится в состоянии покоя. Такая огромная черная дыра в ранней Вселенной, не растущая и не поглощающая массу, бросает вызов существующим моделям развития этих космических объектов.

Как обнаружить черную дыру?

Обычно черные дыры обнаруживаются по характерному свечению вращающегося аккреционного диска. Этот диск формируется вокруг черной дыры, и газ в нем становится очень горячим. Когда он достигает определенной температуры, он начинает светиться и излучать энергию в ультрафиолетовом диапазоне.

Команда исследователей считает, что наиболее вероятным сценарием является то, что черные дыры проходят через короткие периоды сверхбыстрого роста, за которыми следуют длительные периоды покоя. В периоды покоя черные дыры, подобные этой, излучают гораздо меньше света, что затрудняет их обнаружение даже с помощью высокочувствительных космических телескопов, таких как «Джеймс Уэбб». Однако размер этой черной дыры позволил ее обнаружить.

— Несмотря на то, что эта черная дыра находится в состоянии покоя, ее огромный размер позволил нам ее обнаружить. Ее состояние покоя также позволило нам узнать о массе галактики-хозяина. В ранней Вселенной удалось создать настоящих монстров даже в относительно небольших галактиках, — сказал Игнас Юоджбалис, соавтор исследования и астрофизик из Кембриджского университета.

Согласно современным астрономическим моделям, черные дыры образуются из остатков взорвавшихся звезд. Затем они поглощают материю до прогнозируемого предела, который называется пределом Эддингтона. В этот момент давление излучения и материи преодолевает гравитационное притяжение черной дыры.

Размер спящей черной дыры в данном случае указывает на то, что наши стандартные модели могут не полностью объяснять, как формируются и растут черные дыры такого размера.

— Возможно, черные дыры «рождаются большими», и это может объяснить, почему «Джеймс Уэбб» обнаружил огромные черные дыры в ранней Вселенной. Но есть и другая возможность: они переживают периоды гиперактивности, за которыми следуют длительные периоды покоя, — сказал Роберто Майолино, соавтор исследования и астрофизик из Кембриджа.

Почему черная дыра такая огромная?

Чтобы лучше понять это, команда исследователей провела компьютерное моделирование, чтобы смоделировать, как спящая черная дыра могла вырасти до таких огромных размеров в самом начале существования Вселенной. Результаты показывают, что наиболее вероятным сценарием является то, что черные дыры могут на короткое время превышать предел Эддингтона. Когда они достигают этого порога, они очень быстро растут, а затем переживают длительный период бездействия.

Команда исследователей считает, что такие черные дыры, как эта, вероятно, питаются примерно от пяти до 10 миллионов лет, а затем спят около 100 миллионов лет.

— Звучит нелогично объяснять, что спящая черная дыра переживает периоды гиперактивности, но эти короткие всплески позволяют ей быстро расти, в то время как большую часть времени она дремлет, — сказал Майолино.

Поскольку периоды покоя длятся гораздо дольше, чем периоды активного роста, астрономы с большей вероятностью обнаружат черные дыры, когда те «спят». Однако обнаружить спящие черные дыры по-прежнему сложно из-за того, как мало света они излучают. По мнению ученых, этот пример, вероятно, является частью более масштабной тенденции, если черные дыры в ранней Вселенной проводят большую часть времени в таком состоянии покоя.

— Вполне вероятно, что подавляющее большинство черных дыр находятся в таком спящем состоянии. Я удивлен, что мы нашли эту, но я рад, что мы можем найти еще много таких, — сказал Майолино.

Фотограф запечатлел впечатляющий вид корабля Starliner, который был пришвартован к Международной космической станции. Пассажиры Starliner все еще находились на борту станции, когда корабль вернулся на Землю в сентябре. Подробности в материале 56orb.