Существование ранней черной дыры в квазаре UHZ1 объяснили прямым коллапсом облака газа
AstroNews.ru - 12 Августа 2023 21:01:04
Почти в каждой галактике во Вселенной есть сверхмассивная черная дыра. Даже у галактик, находящихся на расстоянии миллиардов световых лет. Это означает, что сверхмассивные черные дыры образуются на ранних стадиях развития галактики. Но астрономам до сих пор неясно, как именно впервые появились эти массивные гравитационные чудовища.
Есть две общие идеи. Первая заключается в том, что массивные звезды в плотной центральной области новой галактики прожили свою короткую жизнь и умерли, превратившись в черные дыры, затем эти черные дыры звездной массы постепенно слились, со временем образовав сверхмассивную черную дыру. Согласно второй модели, плотный газ и пыль в молодой протогалактике коллапсировали, превратившись в черную дыру с начальной массой 100 000 солнц или более, а затем вокруг нее сформировалась галактика.
Вторая модель объяснила бы, почему мы видим так много больших черных дыр в молодых галактиках, но она также нарушает так называемый предел Эддингтона. Когда материя коллапсирует, образуя звезду или черную дыру, она также нагревается, и возникающие в результате свет и давление противодействуют гравитации. В конце концов гравитация побеждает, но на это требуется время. Первая модель не нарушает предел Эддингтона, но она не объясняет, как ранние черные дыры становились такими массивными так быстро. Не имея большого количества данных наблюдений, астрономы могли полагаться только на вариации этих теоретических моделей, которые были неубедительными.
В новом исследовании команда астрономов обнаружила раннюю черную дыру, настолько массивную, что это подтверждает вторую модель. Это квазар, известный как UHZ1. Судя по яркости UHZ1, его масса составляет около 40 миллионов солнц, а возможно, и целых 70 миллионов солнц. Квазар имеет красное смещение z ~ 10,3, что означает, что мы видим его в то время, когда Вселенной было всего 400 миллионов лет.
Каким-то образом UHZ1 стал сверхмассивным за космически короткий промежуток времени. Постепенный метод слияния черных дыр звездной массы не может породить такую большую черную дыру в таком масштабе времени, или, по крайней мере, это маловероятно. Авторы осторожно отмечают, что, имея в виду только один пример ранней сверхмассивной черной дыры, мы не должны делать поспешных выводов. Но на данный момент это лучшее доказательство в пользу второй модели.