Астрономы раскрыли загадку быстрого роста сверхмассивных черных дыр
Последние наблюдения за ранней Вселенной показывают, что уже через несколько сотен лет после Большого Взрыва в ней существовали сверхмассивные черные дыры — тяжестью в миллионы Солнц. Но рост черной дыры — процесс небыстрый, и астрономов с самого начала поставил в тупик вопрос: как эти гиганты успели набрать такую массу? Лишь сейчас международная команда астрофизиков, по-видимому, нащупала выход из тупика — при помощи широкомасштабных рентгеновских наблюдений, важнейшую роль в которых сыграла российская космическая обсерватория «Спектр-РГ».
С 2021 года, когда на орбите заработал «Уэбб», представления астрономов о самой удалённой от нас (и, соответственно, древнейшей) области Вселенной радикально расширились. И огромные чёрные дыры, которых там просто не должно было существовать, стали одной из главных интриг космологии. Основных механизмов их роста два: аккреция газа из галактики-хозяина или слияния с другими чёрными дырами. Но каждый из этих путей казался недостаточно быстрым для того, чтобы породить аналог Стрельца А* за 300-400 миллионов лет.
Международный коллектив, в состав которого вошли исследователи из нескольких университетов в Китае (в том числе Нанкинского) и США, а также Института внеземной физики Макса Планка и Гронингенского университета, решил покончить с этим затруднением. В своей работе они опирались на данные, собранные тремя самыми мощными рентгеновскими обсерваториями в мире: «Ньютоном», «Чандрой» и «Спектром-РГ».
Отправной точкой послужили предыдущие исследования, которые показали, что скорость аккреции черной дыры имеет прямую связь со звёздной массой галактики вокруг, а также их общим красным смещением. Новая работа оказалась поистине масштабной: астрономы включили в выборку для изучения 8 000 активных галактических ядер и 1 300 000 «стандартных» галактик, соединив это с самыми современными компьютерными симуляциями. Всё это для того, чтобы точно смоделировать процесс влияния скорости аккреции на рост чёрных дыр.
Информацию о скорости аккреции учёные получили от обсерваторий (именно в рентгеновском диапазоне выделяется большая часть энергии при поглощении чёрной дырой материи), а фактор слияний был проработан в ходе компьютерного моделирования. В результате астрономам удалось создать самую детальную и правдоподобную на сегодняшний день картину того, как происходит «питание» и эволюция сверхмассивных чёрных дыр.
Оказалось, что в ранней Вселенной рост малых чёрных дыр, вопреки ожиданиям, протекал гораздо быстрее, чем сейчас. Причём ключевую роль в нём играла именно аккреция. Слияния же внесли свой вклад, но произошло это гораздо позже — в последние пять миллиардов лет.
Таким образом было установлено, что когда Вселенная была гораздо более компактной, рост чёрных дыр мог проходить со скоростью, в несколько раз превышающую нынешнюю. Лишь около 7 миллиардов лет назад этот процесс постепенно остановился, после чего появление новых сверхмассивных гигантов стало практически невозможным. Противоречие же, касающееся эпохи, последовавшей за Большим Взрывом, на первый взгляд, устранено. Смогут ли другие исследователи оспорить выводы команды — покажет время.
Самое популярное
