Сверхмассивные чёрные дыры (СЧД) являются одними из самых загадочных и мощных объектов во Вселенной. Они могут иметь массу, превышающую массу Солнца в миллионы или даже миллиарды раз. До сих пор оставалось непонятным, как эти гигантские структуры накапливали свою массу на протяжении космического времени. Недавно группа учёных из Государственного университета Пенсильвании провела исследование, которое проливает свет на этот вопрос.
Как росли сверхмассивные чёрные дыры: основные процессы
Исследование показало, что СЧД увеличивали свою массу через два основных процесса: аккрецию вещества и слияние с другими чёрными дырами.
Аккреция вещества:
Аккреция — это процесс, при котором газ и пыль, окружающие чёрную дыру, постепенно падают на неё, увеличивая её массу. Когда вещество приближается к СЧД, оно формирует аккреционный диск, где разогревается до экстремальных температур, испуская рентгеновское излучение. Интенсивность этого излучения позволяет учёным оценить скорость набора массы СЧД. В среднем этот процесс добавляет около одной солнечной массы в год.
Слияние чёрных дыр:
Слияния происходят, когда две или более галактики, каждая с СЧД в центре, сталкиваются и объединяются. При этом их чёрные дыры также объединяются, увеличивая массу новообразованного объекта. Данный процесс сложнее для наблюдения, однако моделирование, основанное на статистике наблюдаемых слияний, позволяет делать точные оценки. Согласно расчётам, слияния добавляют к массе СЧД одну солнечную массу каждые несколько десятилетий.
Набор 90 % массы за 12 млрд лет
По результатам исследования, примерно 90 % массы СЧД набрали за последние 12 млрд лет. Эти данные указывают на то, что основная часть роста чёрных дыр произошла на ранних этапах существования Вселенной, после чего процессы значительно замедлились. Примерно 8 млрд лет назад рост СЧД практически прекратился, вероятно, из-за исчерпания окружающего газа, необходимого для аккреции, и замедления процессов слияния из-за расширения Вселенной.
Загадка первых 10 % массы
Несмотря на успехи в изучении последних 12 млрд лет, начальный этап роста СЧД, когда они набрали первые 10 % своей массы, остаётся загадкой. Этот период охватывает первые 1,8 млрд лет после Большого взрыва, и пока нет достаточных данных, чтобы объяснить этот процесс. Однако, с развитием новых инструментов, таких как инфракрасная обсерватория «Джеймс Уэбб», учёные надеются разгадать эту тайну.
Заключение
Открытия, сделанные учёными из Государственного университета Пенсильвании, помогают лучше понять историю роста сверхмассивных чёрных дыр и их роль в эволюции Вселенной. Эти исследования не только проливают свет на прошлое, но и открывают новые перспективы для будущих исследований, которые могут привести к ещё более удивительным открытиям.
Підписуйтесь на наш Telegram канал Enigma