Как медведь, наевшийся перед зимней спячкой, или долгожданный сон после рождественского ужина, эта черная дыра «переела» до такой степени, что дремлет в своей галактике-хозяине. Астрономы под руководством Кембриджского университета с помощью космического телескопа NASA/ESA/CSA James Webbобнаружила Эту черную дыру в ранней Вселенной наблюдали через 800 миллионов лет после Большого взрыва.
Черная дыра обладает массой, превышающей массу нашего Солнца в 400 миллионов раз, что делает ее одной из самых массивных черных дыр, обнаруженных «Уэббом» на данном этапе развития Вселенной. Её масса составляет приблизительно 40% от общей массы галактики, в которой она находится; большинство черных дыр в локальной Вселенной составляют примерно 0,1% от массы галактики-хозяина.
Несмотря на гигантские размеры, эта черная дыра поглощает газ для роста крайне медленно — примерно в 100 раз медленнее теоретического максимума, что делает ее спящей. Такая сверхмассивная черная дыра на раннем этапе развития Вселенной, но не растущая, ставит под сомнение модели развития черных дыр. Исследователи считают наиболее вероятным сценарием короткие периоды сверхбыстрого роста, за которыми следуют длительные периоды покоя. сообщается в журнале Nature.
Во время «сонного» состояния черные дыры излучают значительно меньше света, что затрудняет обнаружение даже мощными телескопами. WebbЧерные дыры невидимы невооружённому глазу. Их обнаруживают по яркому свечению вращающегося диска, образованного около краев чёрной дыры. Газ на этом диске нагревается до невероятно высоких температур и излучает энергию в ультрафиолетовом свете.
«Несмотря на то что эта черная дыра находится в состоянии покоя, её огромные размеры позволили обнаружить её», — говорит ведущий автор исследования Игнас Юоджбалис из Кембриджского института космологии. «Состояние покоя дало возможность узнать и о массе галактики-хозяина. Ранняя Вселенная смогла породить несколько абсолютных монстров даже в относительно маленьких галактиках».
Черные дыры по стандартам образуются из остатков погибших звезд и накапливают материю до предела Эддингтона, когда давление излучения пересиливает гравитацию. Однако огромный размер таких объектов говорит о том, что стандартные модели не могут объяснить их формирование и рост.
По словам профессора Роберто Майолино, соавтора исследования, черные дыры могут рождаться большими, что объясняет обнаружение их в ранней Вселенной Уэббом. Возможно также, что они проходят через периоды гиперактивности, за которыми следуют длительные периоды покоя.
Кембриджские исследователи совместно с коллегами из Италии провели компьютерные симуляции, чтобы смоделировать рост спящей черной дыры до огромных размеров в начале Вселенной. Вывод — черные дыры могут превышать предел Эддингтона на коротких периодах очень быстрого роста, а затем наступают длительные периоды бездействия: такие черные дыры скорее всего питаются 5-10 миллионами лет и спят около 100 миллионов лет.
Длительные периоды покоя превышают по времени периоды сверхбыстрого роста, поэтому именно в это время астрономы с наибольшей вероятностью обнаружат эти объекты. «Вероятно, подавляющее большинство черных дыр находится в спящем состоянии. Меня удивляет наш нахожущая эта дыра, но радуюсь возможности найти еще». — сказал Майолино.
[Фото: Jiarong Gu / University of Cambridge]