Астрономия

Рекордно мощное излучение исходит из окрестностей черной дыры, каждый день «съедающей» материю массой с Солнце.

Светится не сама сверхмассивная дыра, которая находится в центре квазара J0529-4351, а окружающий ее аккреционный диск. Он ярче Солнца в 500 триллионов раз. Такая ошеломляющая энергия может высвобождаться только в том случае, если черная дыра «поедает» много материала и имеет огромную массу. Главная загадка этого объекта, излучение от которого шло до Земли более 12 миллиардов лет, — как столь массивное тело могло появиться на раннем этапе становления Вселенной, когда для его формирования еще не было достаточно материи?

Квазары — ядра далеких галактик, в которых находятся сверхмассивные (зачастую быстрорастущие) черные дыры, активно засасывающие в себя материю из окружающего их аккреционного диска.

Этот диск состоит из «плотно упакованного» вещества, захваченного с поверхности соседних звезд, либо из остатков разорванных гравитацией светил. Там вещество нагревается до миллиардов (даже триллионов) градусов Цельсия за счет трения частиц, что приводит к выделению тепла и мощному излучению, которое и фиксируют астрономы — обычно в рентгеновском и гамма-диапазонах электромагнитного спектра. По мере того, как материя ускоряется и приближается к центру черной дыры, она начинает излучать ярчайший свет. Чем больше материала попадает в аккреционный диск, тем сильнее он излучает.

Первые квазары с быстрорастущими черными дырами ученые обнаружили в 1960-х годах. С тех пор число выявленных таких объектов достигло почти миллиона. В основном эти дыры имеют массу от нескольких миллионов до нескольких миллиардов масс Солнца.

В 2022 году группа австралийских астрономов под руководством Кристиана Вульфа (Christian Wolf), работая с архивными снимками, сделанными наземными телескопами в конце прошлого века, нашла квазар J0529-4351, который изначально ошибочно принимали за яркую звезду. Однако истинные параметры квазара Вульф тогда не измерил, они стали известны только сейчас.

В новой статье, опубликованной в журнале Nature Astronomy, Вульф и его коллеги детально рассказали о физических свойствах J0529-4351, о которых удалось узнать с помощью спектрометра X-shooter комплекса оптических телескопов VLT. Они установлены в Паранальской обсерватории, которая расположена в Чили, на горе Серро-Параналь, на высоте 2,6 тысячи метров.

Астрономы выяснили, что квазар J0529-4351 обладает черной дырой, окруженной аккреционным диском, диаметром в семь световых лет — в полтора раза больше расстояния от нашего светила до его ближайшего соседа альфы Центавра. Яркость этого диска в 500 триллионов раз превышает яркость Солнца.

Что касается черной дыры, ее массу оценили в 15-20 миллиардов масс Солнца. Скорость аккреции вещества на черную дыру в среднем составляет 413 солнечных масс в год — иными словами, каждый день она поглощает массу вещества, равную (или чуть больше) нашей звезде.

Все эти параметры делают сверхмассивную черную дыру квазара J0529-4351 самой яркой и быстрорастущей из всех известных на сегодня во Вселенной.

Свет от J0529-4351 шел до нас 12 миллиардов лет — следовательно, черная дыра появилась на начальных этапах развития Вселенной, когда, как предполагают специалисты, для образования столь крупных объектов еще не хватало материала. Тогда как она возникла?

Одна из версий — такие объекты сформировались прямо из газа сразу после Большого взрыва, вероятно, еще до того, как образовались первые звезды.

Иное возможное объяснение — модель пульсирующей Вселенной Николая Горькавого, о которой Naked Science подробно писал ранее. В ней значительное количество черных дыр разных масс достаются нашему циклу развития Вселенной из прошлых циклов уже готовыми. Это позволяет и черным дырам большой массы, и целым галактикам формироваться значительно быстрее, чем в варианте «одноразовой Вселенной» стандартной космологической модели.