Изненађујуће гладан црна рупа од зоре универзума крши два велика правила: не само да прекорачује „ограничење брзине“ раста црне рупе, већ и генерише екстремне емисије рендгенских зрака и радио таласа — две карактеристике за које се не предвиђа да ће коегзистирати.
Објекат — квазар познат као ИД830 — је изузетно светла и активна супермасивна црна рупа (СМБХ) која испушта огромне млазове радијације са својих полова. Такође интензивно емитује рендгенски снимак емисије, генерисане упадљивим материјалом који се врти око своје тамне жбуке скоро брзином светлости.
Чак и црне рупе имају границе
Црне рупе су најпрождрљивији једачи универзума, али чак и чудовишта имају ограничење храњења. Како привлаче гас и прашину, овај материјал се акумулира у вртложном акреционом диску. Гравитација повлачи материјал са диска у црну рупу, али материјал који пада ствара радијациони притисак који гура напоље и спречава да више ствари упадне унутра. Као резултат тога, црне рупе су затворене саморегулишућим процесом који се назива Едингтонова граница.
Ипак, црне рупе могу привремено заобићи ову границу и подвргнути брзим налетима раста на а супер Едингтонова граница. Истраживачи предлажу више механизама за ову космичку прождрљивост. На пример, „требало би бити савршено могуће да црна рупа троши материју брже од Едингтонове границе у кратком временском периоду пре него што се притисак зрачења повећа да ограничи стопу акреције“, Антхони Таилорастроном са Универзитета Тексас у Остину који није био укључен у студију, рекао је за Ливе Сциенце путем е-поште.
Алтернативно, црна рупа може да троши материју са диска око свог екватора док спољни притисак зрачења избацује материјал са својих полова. „У овој ситуацији, радијациони притисак се не би директно супротстављао приливу материје, што би омогућило прекорачење Едингтонове границе“, додао је Тејлор. „Постоје разне геометрије где би ово могло да функционише!“
Механика Супер-Еддингтона може помоћи да се помире модели раста СМБХ са проширеним каталогом посматрања раног универзума. Својом изузетном инфрацрвеном осетљивошћу, Свемирски телескоп Џејмс Веб је открио да су СМБХ расла изненађујуће брзо и изненађујуће рано, пркосећи свим очекивањима.
Па, како су се СМБХ тако удебљали, тако брзо? Неки научници то сугеришу Популација ИИИ звездепрве и највеће звезде у космичкој историји, срушиле су се да би произвеле „семе“ црне рупе од 1.000 или више соларних маса.
Али чак и ово огромно семе би требало да се храни на Едингтоновој граници више од 650 милиона година да би достигли неке од својих уочених величина. Овај подвиг се може чинити неизводљивим из неколико разлога, укључујући огромне количине гаса потребне да се издржи тако дуготрајно ждерање.
Суперцхаргинг раст црне рупе
Истраживачи су израчунали стопу раста ИД830 мерењем његове светлости у ултраљубичастим (УВ) и рендгенским таласним дужинама. Његов рендгенски сјај сугерише да ИД830 повећава масу на око 13 пута већој од Едингтонове границе, због изненадни налет надолазећег гаса то се можда догодило док је ИД830 распарчао и прогутао небеско тело које је лутало преблизу.
„За СМБХ масиван као ИД830, ово не би захтевало нормалну звезду (главне секвенце), већ масивније џиновске звезде или огроман гасни облак“, коаутор студије Сакико Обуцхиопсервацијски астроном са Универзитета Васеда у Токију, рекао је за Ливе Сциенце путем е-поште. Такве супер-Едингтонове фазе могу бити невероватно кратке, јер се „очекује да ће ова прелазна фаза трајати отприлике 300 година“, додао је Обучи.
ИД830 такође истовремено приказује радио и рендгенске емисије. Не очекује се да ће ове две карактеристике коегзистирати, посебно зато што се сматра да супер-Едингтонова акреција потискује такве емисије. „Ова неочекивана комбинација наговештава физичке механизме који још увек нису у потпуности обухваћени тренутним моделима екстремног повећања и лансирања млазњака“, рекли су истраживачи у изјава.
Дакле, док ИД830 лансира масивне радио-млазнице, чини се да његове рендгенске емисије потичу из структуре зване корона, произведене јер интензивна магнетна поља са акреционог диска стварају танак, али турбулентан облак честица са турбо пуњењем од милијарду степени. Ове честице круже око црне рупе скоро брзином светлости, у чему НАСА зове „једно од најекстремнијих физичких окружења у универзуму.“
Оквир за рану еволуцију галаксије
Све у свему, понашање ИД830 које крши правила сугерише да се налази у реткој прелазној фази прекомерне потрошње — и излучивања. Овај невероватан налет храњења подстакао је енергију и његове млазнице и његову корону, чинећи да ИД830 сија на више таласних дужина док избацује вишак зрачења.
Поред тога, на основу анализе УВ-светлине, квазари попут ИД830 могу бити неочекивано чести, рекли су истраживачи. Модели предвиђају да само око 10% квазара има спектакуларне радио млазове, али би ови енергетски објекти могли бити знатно бројнији у раном универзуму него што је раније сугерисано.
Што је најважније, ИД830 такође показује како СМБХ могу регулисати раст галаксија у раном универзуму. Како црна рупа гута материју на граници супер Едингтона, енергија из њених резултирајућих емисија може загрејати и распршити материју по целом међузвездани медиј — гас између звезда — за сузбијање формирања звезда. Као резултат тога, древни СМБХ-ови попут ИД830 су можда постали масивни на рачун својих галаксија домаћина.
Брандон Спецктор
„Ако су супер-Еддингтонове црне рупе чешће него што смо мислили, то вероватно значи да још увек постоје велике празнине у нашем разумевању како су се објекти у раном универзуму обликовали. Ово откриће доприноси растућој гомили доказа са свемирског телескопа Џејмс Веб који показује да звезде, галаксије и црне рупе у древном универзуму изгледају много веће него што каже да би требало да сазревају.“
Обуцхи, С., Ицхикава, К., Иамада, С., Кавакату, Н., Лиу, Т., Мацумото, Н., Мерлони, А., Такахасхи, К., Зав, И., Цхен, Кс., Хада, К., Иго, З., Сух, Х., & 2 Волф, Ј. (20). Откриће рендгенског светлосног радио-гласног квазара на з = 3,4: Могућа прелазна супер-Еддингтонова фаза. Тхе Астропхисицал Јоурнал997(2), 156. хттпс://дои.орг/10.3847/1538-4357/ае1д6д
