Японски астрономи са открили необикновена супермасивна черна дупка в ранната вселена, която расте с почти невъзможно темпо, като едновременно с това излъчва интензивни рентгенови и радио вълни.

Откритието, направено от учени от университета Васеда и университета Тохоку в Япония, оспорва дългогодишни теории и предполага, че ключовите физични процеси, протичащи в младия космос, все още са слабо разбрани.

Екипът забеляза далечния квазар, активно захранващ супермасивна черна дупка, използвайки наблюдения от телескопа "Субару". Квазарът е съществувал, когато вселената е била на по-малко от 1,5 милиарда години. Той претърпява изключително бързо натрупване, като едновременно с това свети ярко в рентгенови лъчи и произвежда силни радиоизлъчвания от струя. Това са характеристики, които много теоретични модели не очакват да съществуват едновременно.

Свръхмасивните черни дупки, които могат да съдържат от милиони до милиарди пъти масата на Слънцето, се намират в центъра на повечето галактики. Те растат, като привличат околния газ, обикновено водород и хелий, от галактиките, в които се намират.

Докато газът се върти спираловидно навътре, той може да захранва компактна област от гореща плазма, известна като корона, която излъчва рентгенови лъчи. Освен това, някои супермасивни черни дупки образуват струя изтичащ материал, който излъчва силно в радиочестотния диапазон. Ако обаче газът пада към супермасивна черна дупка прекалено бързо, радиацията от газа започва да отблъсква материала, който тече зад него. Това води до забавяне на потока.

Това определя т.нар. саморегулираща се граница на Едингтън, която по същество е ограничение на скоростта, с която газът може да се влива. Въпреки това, дори границата на Едингтън понякога се нарушава, което позволява бързо натрупване на маса в кратки космически времеви мащаби. В редки случаи се смята, че черните дупки временно надвишават тази граница чрез т.нар. супер-Едингтънова акреция, което им позволява да натрупат маса бързо в кратки космически времеви мащаби. Обикновено обаче се очаква такъв екстремен растеж да потисне високоенергийното излъчване и да отслаби активността на струите.

За да открият дали такъв екстремен растеж се случва в ранната вселена, екипът използва близкия инфрачервен спектрограф MOIRCS на Subaru. Те измериха движението на газа в близост до черната дупка и изчислиха масата й от емисионната линия Mg II.

Данните от рентгеновите лъчи разкриха, че черната дупка натрупва материал, който е приблизително 13 пъти по-голям от границата на Едингтън, което я поставя сред най-бързо растящите черни дупки, известни в този масов мащаб.

„Това откритие може да ни доближи до разбирането как супермасивните черни дупки са се образували толкова бързо в ранната Вселена“, посочва д-р Сакико Обучи, изследовател в Университета Васеда и водещ автор на проучването.

Освен това изследователите наблюдаваха, че обектът свети ярко в рентгенови лъчи и излъчва силни радиовълни. Това беше ясно доказателство за активна гореща корона и мощен струй. Настоящите модели на супер-Едингтънова акумулация предсказват, че тези характеристики трябва да бъдат отслабени или да липсват, когато растежът стане толкова екстремен.

Екипът смята, че квазарът е в краткотраен преходен период, в който бърз приток на газ го е изтласкал отвъд границата на Едингтън, докато неговата рентгенова корона и радиоструя са продължили да съществуват за кратко, преди да изчезнат.

Ако се потвърди, наблюдението може да предложи моментна снимка на променящото се във времето нарастване на черната дупка в ранната вселена, което е трудно да се улови чрез наблюдение. То може също да помогне да се обясни бързото нарастване на галактиките, тъй като мощните струи могат да оформят звездообразуването по време на екстремно нарастване на черната дупка.

Снимка: Pexels/NASA/JPL-Caltech

Виж още: Нова теория твърди, че гравитацията може да произтича от ентропията, което би могло да доведе до обединена теория на физиката