В галактике Южная Вертушка, что в 15 млн световых лет от нас, обнаружена странная чёрная дыра — лёгкая, но при этом поглощающая материю с невиданной интенсивностью.
Когда чёрная дыра поглощает окружающую материю в аккреционный диск, она в том числе частично отдаёт энергию этого вещества вовне. Причём весьма деятельно: если бы материю с такой же эффективностью могли использовать автомобили, то на одной заправке можно было бы проехать 3 млрд км (10 млрд МДж с килограмма против 45 МДж с килограмма для бензина).
Микроквазар в восприятии художника. Так мог бы выглядеть в молодости и MQ1, что из Южной Вертушки. (Иллюстрация TD Russell, ICRAR-Curtin.)
К счастью, мы не умеем делать чёрные дыры, поэтому спите спокойно, автомобилисты. Тем не менее казалось, что мы можем хотя бы примерно оценить эффективность использования чёрными дырами окружающего вещества в получении энергии... Но мы ошибались.
В галактике Южная Вертушка (М83) найдена ЧД с массой всего в сто солнечных (слишком лёгкая для ЧД промежуточных масс), не так давно сформировавшаяся из тяжёлой звезды. Обычно искать такие объекты нет никакой возможности: уж больно мало материи они поглощают, так как обладают не самой великой притягивающей силой. Между тем MQ1 (самый мощный микроквазар в галактике М83) породил аккреционный диск, излучающий в миллионы раз ярче Солнца, демонстрируя активность, сравнимую (и даже превышающую) с многими сверхмассивными чёрными дырами. Для справки: Стрелец А* в центре нашей Галактики к подобной бурной деятельности не склонен, а ведь он в сотни тысяч раз тяжелее, чем ЧД в MQ1.
Светимость этого объекта выше эддингтоновской (эддингтоновского предела), то есть уровня, определяющегося условием равновесия гравитационных сил ЧД и давления излучения её аккреционного диска. Обычно это означает, что излучение от диска способно заставить огромные массы вещества покинуть регион вокруг чёрной дыры.
И действительно, Роберто Сориа (Roberto Soria) из Университета Кёртина (Австралия) вместе с коллегами выявил, что регионы выброса вещества у этой черной дыры исключительно огромны, что никак не сопрягается с её малыми размерами. Микроквазар, уточняет учёный, вышел за пределы эддингтоновской светимости чрезвычайно далеко — в несколько раз. А потому и ЧД в его центре поглощает выше нормы.
Наконец, всё расчёты показывают, что MQ1 ведёт себя так последние десять тысяч лет; другим сроком огромные массы отбрасываемого вещества не объяснить. И это необычно, поскольку если временное преодоление такого ограничения ещё можно себе представить, то, согласно теории, длительное превышение эддингтоновской светимости невозможно в силу активного истечения вещества под действием излучения аккреционного диска.
Галактика М83 отстоит от нас на 15 млн световых лет. Микроквазар MQ1 показан синим кружочком. (Иллюстрация The Hubble.)
Наблюдения позволяют улучшить наше понимание происходившего в ранней Вселенной, когда ЧД, видимые астрономами в самых далёких галактиках, почему-то уже сверхмассивны, хотя времени на такой рост у них вроде бы не было. Хотя астрономы пока не уверены в том, как именно ЧД в Южной Вертушке удаётся превышать лимит поглощения материи столь долго, аналогичные процессы в ранней Вселенной, где плотность материи была в среднем выше, вполне способны объяснить чрезвычайно быстрое возникновение сверхмассивных ЧД.
«Мы, вероятно, недооценивали эффекты, которые ЧД звёздных масс могли оказывать на нагрев и ионизацию межзвёздного газа в ранней Вселенной», — полагает Роберто Сориа.
Отчёт об исследовании опубликован в журнале Science.
Подготовлено по материалам The Conversation.
