Введение

22 января 2026 года международная команда ученых, возглавляемая исследователями из Университета Васэда и Тохоку, сделала ошеломляющее открытие. В ранней Вселенной была обнаружена необычная квазар, в которой находится одна из самых быстрорастущих супермассовых черных дыр, известных на данный момент. Наблюдения, проведенные с помощью телескопа Subaru, показали поразительное сочетание особенностей: квазар демонстрирует крайне быстрый процесс аккреции, одновременно светя ярко в рентгеновских лучах и производя мощное радиоизлучение из струи. Эти характеристики не ожидались в большинстве теоретических моделей, что открывает новые горизонты для понимания роста супермассовых черных дыр в ранней Вселенной.

Что такое супермассовые черные дыры?

Супермассовые черные дыры — это массивные объекты, масса которых составляет миллионы или даже миллиарды солнечных масс. Они находятся в центре большинства галактик и растут за счет поглощения окружающего газа. Когда газ закручивается внутрь, он образует аккреционный диск, который может также создавать компактный регион горячей плазмы, известный как корона, являющийся ключевым источником рентгеновских лучей. Самые яркие черные дыры, активно поглощающие материю, называются квазарами. Однако остается загадкой, как некоторые из них смогли достичь таких огромных размеров в столь ранний период космической истории.

Превышение предела роста черной дыры

Одной из основных гипотез относительно быстрого роста черных дыр является супер-Эддингтоновская аккреция. Согласно стандартной теории, излучение, возникающее при падении материи, отталкивает газ и устанавливает верхний предел, известный как предел Эддингтона, для стабильного роста. Однако при особых условиях черные дыры могут временно превышать этот предел, позволяя быстро накапливать массу за короткие космические промежутки времени.

Методы наблюдения и результаты

Для проверки того, происходит ли такой экстремальный рост в ранней Вселенной, команда использовала ближний инфракрасный спектрограф телескопа Subaru (MOIRCS) для измерения движения газа вокруг квазара и оценки массы черной дыры по линии излучения Mg II (2800 Å). Результаты показали, что супермассовая черная дыра, существовавшая около 12 миллиардов лет назад, имеет скорость аккреции, достигающую примерно 13 раз предела Эддингтона.

Неожиданные результаты: яркие рентгеновские лучи и мощный радиоизлучающий струя

Особенность этого объекта заключается в его многочастотном поведении. Во время супер-Эддингтоновских фаз многие модели предсказывают, что внутренняя структура потока изменяется таким образом, что наблюдаемое рентгеновское излучение уменьшается, а струи становятся менее выраженными. Тем не менее, этот квазар ярко светит как в рентгеновских, так и в радио диапазонах, что указывает на то, что он растет с экстремальной скоростью, одновременно поддерживая активную корону и мощную струю. Это неожиданное сочетание намекает на физические механизмы, которые еще не полностью охвачены современными моделями экстремальной аккреции и запуска струй.

Переходный этап черной дыры после всплеска аккреции

Команда предполагает, что объект может находиться в переходной стадии — например, после внезапного всплеска входящего газа. В этом сценарии быстрый рост аккреции может привести систему в состояние супер-Эддингтоновской аккреции, в то время как яркая рентгеновская корона и сильная струя остаются одновременно активными в течение ограниченного времени, прежде чем система вернется к более типичному режиму.

Значение для эволюции галактик

Сильное радиоизлучение квазара указывает на струю, достаточно энергичную, чтобы влиять на окружающую среду. Такие струи могут вносить энергию в галактику-хозяина, потенциально регулируя звездообразование и формируя, как галактики, так и черные дыры со-вариантно. Связь между супер-Эддингтоновским ростом и обратной связью, вызванной струей, остается плохо понятной, и этот объект предоставляет новую отправную точку для тестирования этих идей в ранней Вселенной.

Заключение

Ведущий автор исследования Сэкико Обучи (Университет Васэда) заявляет: «Это открытие может приблизить нас к пониманию того, как супермассовые черные дыры образовались так быстро в ранней Вселенной. Мы хотим изучить, что приводит к необычно сильным рентгеновским и радиоизлучениям, и есть ли похожие объекты, скрывающиеся в данных опросов.» Публикация результатов исследования появилась в The Astrophysical Journal.