Иллюстрация области вокруг питающейся сверхмассивной черной дыры. Источник фото: Robert Lea (создано с помощью Canva).
Сверхмассивные черные дыры в ранней Вселенной могут оказаться значительно легче, чем считалось прежде. К такому выводу пришла группа исследователей под руководством Алессандро Тринки из Астрономической обсерватории Рима Национального института астрофизики Италии. Наблюдения телескопа «Джеймс Уэбб» ранее указывали на объекты массой в десятки и сотни миллионов Солнц, что плохо согласовывалось с размерами их небольших галактик.
Новая оценка предполагает, что масса таких черных дыр составляет от одного до десяти миллионов солнечных масс. По словам Тринки, это все еще огромные объекты, сопоставимые с черной дырой в центре Млечного Пути или несколько превосходящие ее. Однако они относятся скорее к нижней границе сверхмассивных черных дыр, а их параметры лучше соответствуют характеристикам галактик-хозяев.
Ученые изучили 14 ранних сверхмассивных черных дыр, которые почти не проявляют себя в рентгеновском диапазоне. Обычно активно поглощающие газ и пыль объекты должны ярко излучать рентгеновские лучи. Но даже глубокие наблюдения рентгеновской обсерватории «Чандра» не выявили такого излучения у большинства исследованных источников.
Исследователи считают, что слабый рентгеновский сигнал связан с чрезвычайно быстрым поглощением вещества. Вокруг черной дыры при этом формируется толстый газовый диск, похожий на бублик, с узким каналом вдоль оси вращения. Рентгеновские лучи многократно рассеиваются в окружающем газе, теряют энергию и поэтому почти не достигают наблюдателей.
Такая картина допускает короткие периоды сверхэддингтоновского питания, когда черная дыра поглощает вещество быстрее обычного предела. Если их масса была завышена примерно в 30 раз, то для роста до миллионов солнечных масс требовалось меньше времени. Вместо непрерывного увеличения на протяжении сотен миллионов лет черные дыры могли быстро набирать массу отдельными эпизодами.
Для проверки этой версии потребуются более глубокие рентгеновские наблюдения и точные измерения масс черных дыр в ранней Вселенной. Особенно полезным может стать изучение похожих быстро растущих объектов на меньших расстояниях, хотя они встречаются редко. Результаты работы опубликованы в июньском выпуске журнала Astronomy & Astrophysics («Астрономия и астрофизика»).
