Uśpiona masywna czarna dziura została odkryta we wczesnym Wszechświecie
Naukowcy zaobserwowali, że uśpiona masywna czarna dziura we wczesnym Wszechświecie, pochłania otaczający gaz w galaktyce gospodarzu w niezwykle wolnym tempie.
.Astronomom z University of Cambridge, udało się odkryć ten niezwykły obiekt za pomocą Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba, we wczesnym Wszechświecie, zaledwie 800 milionów lat po Wielkim Wybuchu.
Ta uśpiona masywna czarna dziura jest ogromna – 400 milionów razy większa od masy Słońca – co czyni ją jedną z najbardziej masywnych czarnych dziur odkrytych przez Webba w tym momencie ewolucji kosmosu. Jest tak ogromna, że stanowi około 40 proc. całkowitej masy swojej galaktyki macierzystej – większość obiektów tego typu w lokalnym Wszechświecie stanowi około 0,1 proc. masy swojej galaktyki macierzystej.
Jednak pomimo swoich niezwykłych rozmiarów, czarna dziura zużywa gaz potrzebny do wzrostu w bardzo niskim tempie – około 100 razy poniżej teoretycznego maksimum – co czyni ją zdaniem astronomów „uśpioną”.
Obiekt tego rozmiaru, tak wcześnie we Wszechświecie, przy tym z niskim tempem wzrostu, zdaniem naukowców, stanowi wyzwanie dla istniejących modeli opisujących czarne dziury. Astronomowie twierdzą jednak, że najbardziej prawdopodobnym scenariuszem jest to, że obiekty te przechodzą przez krótkie okresy ultraszybkiego wzrostu, po których następuje długi czas uśpienia. Badania zostały opublikowane w czasopiśmie Nature.
Kiedy czarne dziury są „uśpione”, świecą znacznie słabiej, co utrudnia ich dostrzeżenie, nawet za pomocą bardzo czułych teleskopów, takich jak Webb. Obiekty te nie mogą być obserwowane bezpośrednio, ponieważ pochłaniają nawet światło, ale zamiast tego są wykrywane przez charakterystyczny blask wirującego dysku akrecyjnego, który tworzy się w pobliżu ich krawędzi. Gaz w tym regionie staje się niezwykle gorący i zaczyna świecić i emitować energię w zakresie ultrafioletowym.
„Chociaż ta czarna dziura jest uśpiona, jej ogromny rozmiar umożliwił nam jej wykrycie. Jej stan pozwolił nam również poznać masę galaktyki-gospodarza. Wczesny Wszechświat zdołał wyprodukować absolutne potwory, nawet w stosunkowo małych galaktykach” – mówi Ignas Juodžbalis z University of Cambridge.
Zgodnie ze standardowymi modelami, czarne dziury powstają z zapadniętych pozostałości martwych gwiazd i gromadzą materię do przewidywanej granicy, znanej jako granica Eddingtona, gdzie ciśnienie promieniowania na materię przezwycięża przyciąganie grawitacyjne czarnej dziury. Jednak sam rozmiar jaki osiągnęła uśpiona masywna czarna dziura sugeruje, że standardowe modele mogą nie wyjaśniać odpowiednio, w jaki sposób te niezwykle masywne obiekty tworzą się i rosną.
„Możliwe, że czarne dziury rodzą się duże, co mogłoby wyjaśniać, dlaczego Webb wykrył ich ogromne przykłady we wczesnym Wszechświecie. Ale inną możliwością jest to, że przechodzą one przez okresy nadaktywności, po których następuje czas uśpienia” – tłumaczy Roberto Maiolino z University of Cambridge.
Astronomowie przeprowadzili serię symulacji komputerowych, aby modelować, w jaki sposób ta uśpiona masywna czarna dziura mogła urosnąć do tak ogromnych rozmiarów tak wcześnie we Wszechświecie. Stwierdzili, że najbardziej prawdopodobnym scenariuszem jest to, że obiekty te mogą przekraczać limit Eddingtona przez krótkie okresy, podczas których rosną bardzo szybko, po czym następują długie okresy bezczynności – badacze twierdzą, że czarne dziury takie jak ta prawdopodobnie pochłaniają materię przez 5 do 10 milionów lat i następnie śpią przez około 100 milionów lat.
.„Wyjaśnienie stanu uśpienia czarnej dziury okresami nadaktywności brzmi sprzecznie z intuicją, ale te krótkie wybuchy pozwalają jej na szybki wzrost, podczas gdy większość czasu spędza na drzemce” – podsumowuje Maiolino.
Oprac. EG
