Обнаружена черная дыра, нарушающая законы физики

Международная группа астрономов под руководством ученых из Университета Васэда и Университета Тохоку обнаружила в ранней Вселенной необычный квазар, в центре которого находится одна из самых быстрорастущих сверхмассивных черных дыр, известных на этом диапазоне масс. Наблюдения, выполненные с помощью Subaru Telescope, показали редкое сочетание свойств, которое противоречит ряду теоретических моделей роста черных дыр. Работа опубликована в журнале The Astrophysical Journal (AstroJournal).

Сверхмассивные черные дыры, масса которых в миллионы и миллиарды раз превышает массу Солнца, располагаются в центрах большинства галактик и растут за счет аккреции окружающего газа. Однако до сих пор остается неясным, как некоторым из них удалось достичь огромных размеров уже в первые миллиарды лет после Большого взрыва.

Новый объект, наблюдаемый примерно через 1,8 млрд лет после рождения Вселенной, демонстрирует аккрецию, существенно превышающую так называемый предел Эддингтона — теоретическое ограничение скорости роста черной дыры, связанное с давлением излучения. По оценкам ученых, скорость поглощения вещества в этом квазаре примерно в 13 раз выше этого предела, что указывает на режим сверхэддингтоновской аккреции.

Неожиданностью стало то, что при столь экстремальном росте объект одновременно ярко светится в рентгеновском диапазоне и излучает мощный радиосигнал, связанный с наличием струи — джета. Согласно многим моделям, в фазе сверхбыстрой аккреции рентгеновское излучение должно ослабевать, а формирование джетов — подавляться. В данном случае оба процесса явно сосуществуют.

Возможно, объект пережил резкий приток газа, который привел к всплеску аккреции, в то время как корона, ответственная за рентгеновское излучение, и радиоджет еще не успели «выключиться». Такая фаза может быть редкой и короткоживущей, что объясняет, почему подобные квазары практически не встречались ранее.

Сильное радиoизлучение указывает на то, что джет способен активно воздействовать на окружающую галактику, влияя на процессы звездообразования и эволюцию всей системы. Это делает открытие важным не только для понимания роста черных дыр, но и для изучения совместной эволюции галактик и их центральных объектов.

По словам ведущего автора работы Сакико Обути, дальнейший поиск подобных квазаров в обзорных данных может помочь выяснить, насколько распространены такие экстремальные стадии роста и какую роль они сыграли в формировании сверхмассивных черных дыр в ранней Вселенной.