• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
15 августа, 15:13
Любовь С.
5
1,2 тыс

Найденная черная дыра в ранней Вселенной одновременно объяснила их быстрый рост и «маленькие красные точки»

❋ 5.1

В ранней Вселенной нашли черную дыру, спрятанную в плотной газовой оболочке. Ее необычные свойства могут объяснить, почему первые черные дыры росли с огромной скоростью, а также пролить свет на природу «маленьких красных точек».

Черная дыра в ранней Вселенной, окруженная плотной газовой оболочкой в представлении художника / © Jose-Luis Olivares, MIT

Сверхмассивные черные дыры (СМЧД) существовали уже тогда, когда Вселенной не было и миллиарда лет. Масса некоторых из них достигала примерно миллиарда Солнц, что странно, ведь времени на такой рост после Большого взрыва было очень мало. Напомним, массивные черные дыры растут в основном двумя способами: путем аккреции или слияния с другими аналогичными объектами. 

Дополнительную загадку создали обнаруженные космическим телескопом «Джеймс Уэбб» «маленькие красные точки» — компактные источники излучения, в спектрах которых прослеживаются широкие спектральные линии водорода, что указывает на растущую ЧД. Природа точек остается неясной: среди возможных объяснений есть как активные ядра галактик, так и черные дыры, окруженные необычайно плотным газом. 

Теперь, наблюдая объект MoM-BH*-1, который астрономы увидели таким, каким он был всего через 660 миллионов лет после Большого взрыва, ученые предположили, что он поможет разгадать эту загадку. На снимках, полученных с помощью «Уэбба», он выглядел как точка. То есть был виден в инфракрасном диапазоне на длинах волн от 3,6 до 7,7 микрометра, но практически исчезал на более коротких длинах волн — около 0,9-2 микрометров.

Позже выяснилось, что между двумя участками спектра находился так называемый бальмеровский скачок — падение яркости более чем в 20 раз. Он может возникать из-за поглощения света атомами водорода. Правда, в случае с MoM-BH*-1 этот скачок оказался настолько сильным, что его невозможно объяснить излучением звезд. 

Кроме того, в спектре одновременно присутствовала яркая линия водорода Hβ и участки, где свет этого же водорода поглощается. Такое сочетание указывает на очень плотный газ — примерно 100 миллиардов атомов на кубический сантиметр. 

Вот почему исследователи предположили, что в центре MoM-BH*-1 расположена активно растущая черная дыра, окруженная плотным газовым коконом. Она поглощает и рассеивает свет, из-за чего объект выглядит очень красным. При этом дело, вероятно, не в пыли: именно газ блокирует значительную часть коротковолнового излучения. 

Чтобы проверить гипотезу, исследователи смоделировали, как свет от ЧД будет проходить через плотную газовую оболочку. Модель хорошо воспроизвела основные особенности наблюдаемого спектра. В ней газ движется с большой скоростью — приблизительно 500 километров в секунду — и образует оболочку вокруг источника.

Такая оболочка, по мнению ученых, может помочь черной дыре расти быстрее. Она задерживает излучение, которое обычно препятствует падению вещества на ЧД, тем самым теоретически позволяя ей поглощать материю быстрее предела Эддингтона — максимально устойчивой скорости «питания» черной дыры. 

Авторы научной работы, опубликованной в журнале Nature, предположили, что похожие газовые оболочки могут быть и у некоторых «маленьких красных точек». Если к MoM-BH*-1 добавить, например, соседнюю галактику, получившийся объект будет выглядеть как типичная точка: галактика будет доминировать в ультрафиолетовой части спектра, а черная дыра — на более длинных диапазонах волн, в оптической и ближней инфракрасной частях спектра.

Таким образом, MoM-BH*-1 может помочь одновременно объяснить быстрый рост первых СМЧД и природу «маленьких красных точек». Однако пока это лишь возможный сценарий: для его проверки потребуются дальнейшие наблюдения.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Любовь С.
Автор освещает темы из разных областей науки, включая астрономию, палеонтологию и генетику. Пишет о научных открытиях, природных явлениях и эволюционных процессах.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
8 сентября, 12:27
Росатом

Особо чистый германий — полупроводниковый материал с минимальным содержанием примесей, который активно используют в ядерной физике, медицине и оборонной промышленности. Российские ученые предложили новую технологию, позволяющую получить монокристаллы германия особой чистоты.

8 сентября, 15:58
Елизавета З.

В конце августа 2026 года американские военные впервые применили высокоэнергетическую лазерную систему. С тех пор активность дронов у мексиканской границы снизилась примерно на 75%.

9 сентября, 22:44
Александр Березин

Нейросеть OpenAI добилась серьезного прорыва в математике, решив одну из семи «задач тысячелетия». Получат ли США, чьи нейросети опираются на гораздо более мощное «железо», чем у Китая, монополию на конвейер научных открытий? Даст ли это возможности сравнимые с их атомной монополией 80 лет назад?

8 сентября, 12:27
Росатом

Особо чистый германий — полупроводниковый материал с минимальным содержанием примесей, который активно используют в ядерной физике, медицине и оборонной промышленности. Российские ученые предложили новую технологию, позволяющую получить монокристаллы германия особой чистоты.

8 сентября, 19:25
Елизавета З.

Артем Оганов стал иностранным членом Национальной академии наук Республики Армении. В прошлом этой чести также удостоился физик Юрий Оганесян.

7 сентября, 11:15
Росатом

Акционерное общество «Росатом — Возобновляемая энергия» построит в Амурской области завод по сборке элементов ветрогенераторов. Оборудование потребуется для будущих ветроэлектростанций на Дальнем Востоке. Сейчас крупные детали производят практически в другом конце страны. Собирать крупные узлы на месте будет дешевле, чем везти их.

28 августа, 15:43
Татьяна Зайцева

Сопротивление жителей Европы самой идее употребления насекомых в пищу может иметь эволюционные корни, уходящие вглубь тысячелетий, пришли к выводу авторы нового исследования. Оказалось, предки современных европейцев ели насекомых лишь эпизодически. Кроме того, из-за генетических мутаций они плохо переваривали их экзоскелеты.

19 августа, 18:31
Александр Березин

После сокращения длины очередей и роста доступности бензина в первую неделю августа ситуация снова ухудшилась. Если с 20 июня по начало августа кризис носил в основном психологический характер, то сейчас ситуация принципиально иная: августовские атаки на НПЗ показали, что меры по усилению их противовоздушной обороны не были достаточно полными. Значит, прогноз автора Naked Science от 19 июля о том, что острая фаза кризиса закончится до конца лета, был частично неверным.

29 августа, 16:51
Александр Березин

Госдолг США достиг 40 триллионов долларов и растет все быстрее и быстрее. На Западе переполох: при таких размерах его не выплатить. Следовательно, полагают многие, надо решить проблему как древние шумеры — долг обнулить и начать занимать заново. Рецепт кажется здравым, но есть нюансы. Причем поучительнее всего они даже не для Штатов, а, как ни странно, именно для России.

[miniorange_social_login]

Комментарии

5 Комментариев
Nikita Lazarenko
4 недели назад
Aleksei Savva
4 недели назад
Так если эта газовая оболочка задерживает отталкивающее излучение, то это значит, что сам этот газ не падает на ЧД. Более дальние слои притягиваются ЧД, но, оказываясь в этой оболочке, так же попадают под отталкивающее излечение и далее не падают на ЧД. Соответственно, проблема невозможности превышения скорости поглощения Эддингтона остаётся
    Любовь С.
    4 недели назад
    Aleksei, при такой плотности газа излучение многократно рассеивается внутри него и хуже передает импульс внешним слоям. То есть газ может продолжать падать на ЧД быстрее предела Эддингтона. Правда, это лишь возможный сценарий
    N q
    1 неделя назад
    Aleksei, если оболочка задерживает, то вовсе не значит что газ не падает. Хотя бы просто потому что предел Эддингтона это прежде всего условие баланса радиационного и гравитационного ускорений. Если они равны в каком-то месте, это не "стена", о которую газ останавливается: у уже движущегося внутрь газа в этот момент равнодействующая равна нулю, и он может продолжать двигаться внутрь по инерции. Проблемы же превышения темпа аккреции не то что остаются, они просто в исходной статье не разбираются научным методом: без расчёта,формул, доказательств - просто как гипотеза. Не то что нет моделирования прироста массы, даже просто большой вопрос в том, насколько надёжно определение массы ЧД. Основное содержание - это проверка модели cloudy для получения нужного спектра при условии плотного газа. А вывод - да, газовый шар (его модель) может давать такой спектр.
Chiril T.
4 недели назад
Очень добротная статья. Спасибо.