Астрономы обнаружили древнюю сверхмассивную черную дыру

19:27 30/05/2023

0 👁 373

При помощи телескопов «Чандра» и «Джеймс Уэбб», астрономы обнаружили сверхогромную черную дыру в рентгеновском квазаре, существовавшем примерно 500 миллионов лет после Большого взрыва. Измеренная масса черной дыры подтверждает теорию о том, что зародыши огромных черных дыр в ранней Вселенной могут образовываться в результате прямого коллапса газовых облаков.

Данные наблюдений за отдаленными квазарами, являющимися ядрами активных галактик, указывают на то, что некоторые сверхмассивные черные дыры, находящиеся в их центрах, существовали менее чем через 700 миллионов лет после Большого взрыва. Однако до сих пор остается непонятным, как такие черные дыры могли набрать массу настолько быстро. Поэтому поиск и изучение активно поглощающих вещество черных дыр в очень ранней Вселенной (с красным смещением более 10) может помочь понять природу их зародышей. По теории, зародышами сверхмассивных черных дыр могут быть черные дыры массой от 10 до 100 масс Солнца, возникшие в результате гибели первых звезд во Вселенной, или черные дыры массой от 10⁴− 10⁵ масс Солнца, образовавшиеся в результате гравитационного коллапса огромных газовых облаков.

Группа астрономов во главе с Акосом Богданом (Akos Bogdan) из Смитсоновской астрофизической обсерватории объявила о находке новой сверхогромной черной дыры в отдаленном квазаре. Ее открытие произошло в процессе поиска рентгеновских квазаров с помощью космических телескопов «Чандра» и «Джеймс Уэбб» вблизи скопления галактик Abell 2744, которое служит гравитационной линзой для более отдаленных галактик, находящихся за скоплением. Итоговая выборка включала 11 исследуемых объектов.

Исследователи заметили рентгеновское излучение от сильно затемненного квазара, расположенного в сильно линзированной галактике UHZ1 с красным смещением z=10,3. Болометрическая светимость квазара составляет 5×10⁴⁵ эрг/сек, и предполагается, что он содержит сверхогромную черную дыру массой 40 миллионов масс Солнца при условии аккреции вещества, близкой к пределу Эддингтона. Звездная масса галактики сравнима с массой черной дыры, что является необычным, так как в Местной Вселенной масса центральной черной дыры составляет примерно 0,1 процента от массы галактики.

Согласно существующим теоретическим концепциям, зародыши сверхогромных черных дыр могли появиться уже через 200 миллионов лет после Большого Взрыва. Это означает, что черной дыре в UHZ1 понадобилось около 300 миллионов лет, чтобы достичь наблюдаемой массы. Это подтверждает идею о том, что она является результатом формирования массивной черной дыры через прямой коллапс. В противном случае, для легкого зародыша потребовались бы экстремальные условия аккреции, превышающие предел Эддингтона, а также значительные запасы газа.