Астрономи знайшли загадкову чорну діру з раннього Всесвіту – її поведінку важко пояснити

Астрономи вперше зареєстрували зміни яскравості надзвичайно далекого квазара J0439+1634, світло від якого вирушило в подорож до Землі тоді, коли Всесвіту було лише близько 850 мільйонів років, розповідає 24 Канал.

Дивіться також Навколо комети з'явилася загадкова смуга: вчені сперечаються, що саме потрапило в кадр

Квазари належать до найяскравіших об'єктів у космосі. Їхнє потужне випромінювання виникає завдяки надмасивним чорним дірам, які активно поглинають навколишню речовину. Газ і пил перед падінням у чорну діру формують акреційний диск – розпечену структуру, що обертається навколо неї з величезною швидкістю та випромінює колосальні обсяги енергії.

Для відносно близьких квазарів астрономи давно спостерігають характерну змінність яскравості. Таке "мерехтіння" допомагає досліджувати процес акреції та оцінювати властивості центральної чорної діри. Проте для найвіддаленіших квазарів подібні спостереження залишалися надзвичайно складним завданням через величезну відстань.

Саме тому J0439+1634 став особливим об'єктом для науки. Дослідники з MIT вперше отримали можливість простежити зміни його яскравості та фактично заглянути в безпосередні околиці надмасивної чорної діри з ранньої історії Всесвіту.

Як вчені "намалювали" структуру диска?

Причиною мерехтіння квазарів вважають нерівномірне надходження газу до акреційного диска. Коли потоки речовини змінюються, змінюється і яскравість випромінювання, мовиться в дослідженні, опублікованому в Nature Astronomy.

Для дослідження J0439+1634 астрономи використали дані космічного телескопа NEOWISE, який протягом 14 років спостерігав об'єкт в інфрачервоному діапазоні. Аналізуючи, як змінювалася яскравість на різних довжинах хвиль, науковці змогли відтворити внутрішню структуру акреційного диска.

Подібний метод часто порівнюють із картографуванням місцевості за відлунням звуку. Замість прямого спостереження деталей астрономи вивчають часові затримки та особливості випромінювання, щоб зрозуміти форму й будову області навколо чорної діри.

Результат суперечить очікуванням

Найцікавішим відкриттям стала форма самого акреційного диска. Згідно з багатьма теоретичними моделями, надмасивні чорні діри в молодому Всесвіті повинні були перебувати на стадії швидкого росту. У такому разі навколо них очікували побачити товсті, нестабільні та турбулентні диски, через які проходили величезні потоки речовини.

Натомість спостереження показали зовсім іншу картину. Акреційний диск J0439+1634 виявився тонким і пласким. Більше того, його структура нагадує диски навколо надмасивних чорних дір у сучасному Всесвіті, які існують уже мільярди років.

Як пояснює телеграм-канал "Всесвіт у кишені", це означає, що чорна діра могла пройти найбурхливіший етап свого зростання ще до того моменту, який астрономи зараз спостерігають. Іншими словами, ключові процеси формування надмасивних чорних дір могли відбуватися значно раніше, ніж припускали деякі моделі.

Що це означає для науки?

Відкриття додає нових загадок до проблеми походження надмасивних чорних дір. Астрономи досі не мають остаточної відповіді, як об'єкти з масою в мільйони або навіть мільярди разів більшою за масу Сонця змогли сформуватися настільки швидко після Великого вибуху.

Спостереження J0439+1634 натякають, що процес їхнього зростання міг стартувати дуже рано і проходити значно ефективніше, ніж вважали раніше. Водночас це відкриває шлях до дослідження ще давнішої епохи космічної історії, про яку наразі відомо вкрай мало.

З кожним новим спостереженням подібних об'єктів астрономи отримують шанс краще зрозуміти, як формувалися перші галактики та надмасивні чорні діри, що стали фундаментом сучасного Всесвіту.