Самая голодная черная дыра во Вселенной в 34 миллиарда раз массивнее Солнца

Измерения массы самой быстрорастущей черной дыры подтверждают серьезную проблему для теорий о ранней Вселенной. Даже с весом в 34 000 000 000 раз большим массы Солнца этот объект не является самой массивной измеренной черной дырой, но такая масса должна быть невозможной в таком возрасте.

Черные дыры растут, всасывая материал вокруг себя, но их масса устанавливает предел того, сколько они могут поглотить, поскольку их сила тяжести должна преодолевать внешнее давление, создаваемое светом, который они излучают при поглощении нового материала. Это ограничивает, насколько большой любая черная дыра может стать через определенное время после Большого взрыва.

Астрономы заметили, что квазары явно нарушают эти правила. Квазары приводятся в действие материалом, поглощенным их центральной черной дырой. Чем больше потребляется массы, тем ярче они становятся, но яркость некоторых квазаров требует необъяснимо массивной черной дыры.

В одном из самых ярких квазаров из когда-либо найденных –  J215728.21-360215.1, черная дыра должна ежедневно поглощать массу Солнца, чтобы поддерживать себя. Это непостижимо, но астрофизики, которые обнаружили это, были более обеспокоены тем фактом, что J215728.21-360215.1 находится так далеко, 1.2 миллиарда лет после рождения Вселенной. 

Чтобы добиться этого, черная дыра J215728.21-360215.1 либо должна была расти намного быстрее, чем теоретически способна черная дыра, либо начинала образовываться гораздо раньше, чем предполагают известные методы образования черной дыры. 

Изначально предполагалось, что черная дыра в центре этого квазара весит 20 миллиардов солнечных масс, но по подсчетам исследования, опубликованного вчера в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, черная дыра J215728.21-360215.1 весит 34 миллиарда солнечных масс. Если 20 миллиардов масс солнца было слишком большим числом для существующих теорий, то это явно намного хуже. Она поглощает материю на 40 процентов быстрее от максимальной теоретической скорости для ее массы.

Первый автор статьи, доктор Кристофер Онкен из Австралийского национального университета, пишет в своем заявлении: 

“Масса этой черной дыры также примерно в 8000 раз больше, чем масса черной дыры в центре Млечного пути. Если бы черная дыра Млечного пути хотела вырастить этот жир, ей пришлось бы проглотить две трети всех звезд в нашей галактике”.

Его команда измерила массу, наблюдая за скоростью, с которой она всасывает ионизированный магний, который дает отличительную спектральную линию. Эта скорость определяется силой тяжести J215728.21-360215.1, которая, в свою очередь, зависит от ее массы.

Даже первоначальная минимальная оценка массы J215728.21-360215.1 была вдвое больше любой известной черной дыры аналогичного возраста. Со времени открытия J215728.21-360215 была обнаружена еще более аномальная черная дыра весом в миллиард солнечных масс, но намного моложе, что еще труднее объяснить. 

Мы до сих пор не знаем, как появились эти объекты, но их точный поиск и измерение дают нам пазлы, чтобы в конечном итоге мы смогли собрать полную картину.

DOI: 10.1093/mnras/staa1635