Завдяки спостереженням космічного телескопа «Джеймса Вебба» та даним рентгенівської обсерваторії «Чандра» виявлено чорну діру в ранньому Всесвіті, яка поглинає матерію з надзвичайною швидкістю — в 40 разів перевищуючи межу Еддінгтона. Межа Еддінгтона — це критичний ліміт, при якому світність чорної діри і темп поглинання матеріалу мають залишатися збалансованими. Це відкриття проливає нове світло на механізми швидкого зростання надмасивних чорних дір на початкових етапах існування Всесвіту, ставлячи під сумнів чинні теорії їхнього формування. Результати дослідження опубліковано в журналі Nature Astronomy.

Художня ілюстрація показує карликову галактику раннього Всесвіту з чорною дірою, яка поглинає матерію в 40 разів швидше за теоретичний ліміт. NOIRLab / NSF/AURA / J. da Silva / M. Zamani
Чому чорна діра так стрімко росте?
Вважається, що надмасивні чорні діри, які існують у центрах більшості галактик, розвивалися дуже швидко на ранніх етапах еволюції Всесвіту. Нові дані, отримані за допомогою телескопа «Джеймса Вебба», дозволили астрономам виявити чорну діру LID-568, розташовану в центрі карликової галактики, що сформувалася лише через 1,5 мільярда років після Великого вибуху.
LID-568 виділяється інтенсивністю свого рентгенівського випромінювання, але її точне положення було важко визначити лише за рентгенівськими спостереженнями. Галактики з вибірки COSMOS яскраві в рентгенівському діапазоні, але невидимі в оптичному та ближньому інфрачервоному. Інфрачервоні можливості JWST дозволили побачити ці слабкі об’єкти, і LID-568 особливо вирізнялася серед них.
Для визначення точного положення чорної діри астрономи використали інтегральний польовий спектрограф на JWST, який дозволяє отримати спектр для кожного пікселя в полі зору. Такий підхід надав повне зображення об'єкта й навколишніх областей, що призвело до виявлення потужних газових витоків, які виходять із чорної діри.
Розрахунки показали, що LID-568 поглинає матерію зі швидкістю, яка в понад 40 разів перевищує межу Еддінгтона. Це зростання супроводжується значно більшою, ніж очікувалося, світністю чорної діри, що свідчить про складніші процеси зростання надмасивних чорних дір у ранньому Всесвіті, ніж передбачалося раніше.
Такі результати можуть пояснити, чому масивні чорні діри вже існували в перші мільярди років після Великого вибуху. Це відкриття надає нові дані для розуміння походження і розвитку чорних дір на ранніх етапах космічної еволюції, ставлячи під сумнів існуючі теорії їх формування.
- Моделювання американських астрофізиків показало, що при злитті двох чорних дір утворена чорна діра може розвинути швидкість до 28 562 кілометрів на секунду. Це свідчить про те, що злиття чорних дір можуть суттєво впливати на їхнє розташування у Всесвіті.
- Телескоп горизонту подій сфотографував надмасивну чорну діру в галактиці Персей А, яка викидає газ зі швидкістю, близькою до швидкості світла. Це допомагає зрозуміти процеси акреції та механізми запуску струменів матерії навколо чорних дір.
- Астрономи виявили чорну діру, яка кожні 114 днів «поїдає» зірку, що проходить поблизу неї по витягнутій орбіті. Це дозволяє вивчати процеси приливного руйнування зірок та акреції матерії чорними дірами.