Группа астрономов, возглавляемая Хевоном Су из Международной обсерватории Gemini / NSF NOIRLab, обнаружила быстро растущую чёрную дыру в центре карликовой галактики в ранней Вселенной, которая может пролить свет на эволюцию сверхмассивных чёрных дыр. Используя данные космического телескопа «Джеймс Уэбб» (JWST) и рентгеновской обсерватории «Чандра», исследователи идентифицировали эту сверхмассивную чёрную дыру с малой массой, названную LID-568, всего через 1,5 миллиарда лет после Большого взрыва.

LID-568 поглощает материю с феноменальной скоростью, более чем в 40 раз превышающей теоретический предел Эддингтона. Этот предел определяет максимальное количество света, которое может испускать материал, окружающий чёрную дыру, и скорость, с которой она может поглощать материю, сохраняя равновесие между внутренней гравитационной силой и внешним давлением, создаваемым теплом сжатой, падающей материи.

Иллюстрация карликовой галактики ранней Вселенной, в центре которой находится питающаяся чёрная дыра. Источник: NOIRLab / NSF / AURA / J. da Silva/M. Zamani

Открытие LID-568 стало возможно благодаря чувствительности JWST, который позволил обнаружить слабые сопутствующие излучения, невидимые в оптическом и предыдущих наблюдениях в ближнем инфракрасном диапазоне. Чёрная дыра была скрыта среди тысяч объектов в обзоре рентгеновской обсерватории «Чандра» COSMOS — каталоге, полученном в результате 4,6 миллионов секунд наблюдений.

Скорость и масштаб оттоков материи вокруг LID-568 привели исследователей к выводу, что значительная часть роста массы чёрной дыры могла произойти в ходе одного эпизода быстрой аккреции. Это открытие даёт новое понимание формирования сверхмассивных чёрных дыр из более мелких «семян» чёрных дыр, которые, согласно современным теориям, возникают либо в результате гибели первых звёзд (лёгкие семена), либо в результате прямого коллапса газовых облаков (тяжёлые семена).

«Значительная часть роста массы может происходить в течение одного эпизода быстрого питания, независимо от того, возникла ли чёрная дыра из лёгкого или тяжёлого семени», — сказал Хевон Су.

Статья с описанием этих результатов («Сверх-Эддингтоновская аккреционная черная дыра ~1,5 млрд лет после Большого взрыва, наблюдаемая с помощью JWST») опубликована в журнале Nature Astronomy. Это открытие предоставляет ценные знания о механизмах быстрого роста чёрных дыр в ранней Вселенной и может помочь астрономам объяснить, как сверхмассивные чёрные дыры росли так быстро в ранней Вселенной.

Подробнее на iXBT