С помощта на космическия телескоп „Джеймс Уеб“ астрономите са открили масивна спяща черна дупка от ранната Вселена, само 800 милиона години след Големия взрив.

Тази черна дупка, чиято маса е 400 милиона пъти по-голяма от тази на нашето Слънце, е предизвикателство за съществуващите модели на растеж на черните дупки поради размера си и ниската скорост на акреция.

Учените са открили тази масивна черна дупка в ранната Вселена, която изглежда „дреме“, след като се е натъпкала с твърде много храна. Подобно на мечка, която заспива зимен сън, след като се е нахранила със сьомга, тази черна дупка изглежда е преяла и е изпаднала в състояние на покой в своята галактика домакин.

Международен екип от астрономи, ръководен от Университета в Кеймбридж, откри тази древна черна дупка с помощта на космическия телескоп „Джеймс Уеб“. Тя датира само от 800 милиона години след Големия взрив.

Тази черна дупка се нарежда сред най-големите, наблюдавани някога през този период от развитието на Вселената. Тя е толкова масивна, че представлява приблизително 40% от цялата маса на галактиката приемник - ярък контраст с черните дупки в съвременната Вселена, които обикновено съставляват само около 0.1% от масата на галактиката си.

Въпреки гигантските си размери обаче тази черна дупка поглъща или акретира газа, който ѝ е необходим за растежа, с много ниска скорост - около 100 пъти под теоретичния ѝ максимум, - което я прави по същество неактивна.

Такава свръхмасивна черна дупка толкова рано във Вселената, която обаче не расте, поставя под въпрос съществуващите модели за развитието на черните дупки. Въпреки това изследователите твърдят, че най-вероятният сценарий е черните дупки да преминават през кратки периоди на свръхбърз растеж, последвани от дълги периоди на покой.

Когато черните дупки „дремят“, те са много по-слабо осветени, което ги прави по-трудни за откриване дори с високочувствителни телескопи като „Уеб“. Черните дупки не могат да бъдат наблюдавани директно, а вместо това се откриват по сигналния блясък на въртящия се акреционен диск, който се образува в близост до ръбовете на черната дупка. Газът в акреционния диск става изключително горещ и започва да свети и да излъчва енергия в ултравиолетовия диапазон.

„Въпреки че тази черна дупка е спяща, огромният ѝ размер ни позволи да я открием“, казва водещият автор Игнас Юджбалис от Института по космология „Кавли“ в Кеймбридж. „Нейното спящо състояние ни позволи да научим и за масата на галактиката домакин. Ранната Вселена е успяла да създаде някои абсолютни чудовища дори в сравнително малки галактики.“

Според стандартните модели черните дупки се образуват от колапсиралите остатъци от мъртви звезди и акретират материя до определена граница, известна като границата на Едингтън, при която налягането на радиацията върху материята преодолява гравитационното привличане на черната дупка. Самият размер на тази черна дупка обаче подсказва, че стандартните модели може да не обясняват адекватно как тези чудовища се формират и растат.

„Възможно е черните дупки да се „раждат големи“, което би могло да обясни защо новият телескоп е забелязал огромни черни дупки в ранната Вселена“, казва съавторът професор Роберто Майолино от института „Кавли“ в Кеймбридж. „Но друга възможност е те да преминават през периоди на хиперактивност, последвани от дълги периоди на покой.“

В сътрудничество с колеги от Италия изследователите от Кеймбридж провеждат редица компютърни симулации, за да моделират как тази спяща черна дупка е могла да достигне такива огромни размери толкова рано във Вселената. Те установили, че най-вероятният сценарий е черните дупки да надвишават границата на Едингтън за кратки периоди, през които растат много бързо, последвани от дълги периоди на бездействие: изследователите казват, че черни дупки като тази вероятно се хранят в продължение на пет до десет милиона години и спят в продължение на около 100 милиона години.

Поради ниската си светимост спящите черни дупки са по-трудни за откриване от астрономите, но според изследователите тази черна дупка почти сигурно е върхът на много по-голям айсберг, ако черните дупки в ранната Вселена прекарват по-голямата част от времето си в спящо състояние.

Снимка: Unsplash

Виж още: Това ново обяснение защо може би наистина сме сами във Вселената ще ви накара да се почувствате самотни