ID830 je kvazar iz ranog svemira koji akretiše oko 13 puta brže od Eddingtonovog limita i istovremeno emituje snažne radio-džetove i intenzivne X-zrake. Procena mase iznosi ~440 miliona Sunčevih masa pre ~12 milijardi godina. Istraživači smatraju da je super-Eddington fazu izazvao nagli nalet gasa — verovatno rastrgana džinovska zvezda ili ogroman gasni oblak — i procenjuju da tranzicija može trajati stotinama godina. Otkriće sugeriše da su ovakvi energični kvazari mogli biti češći u ranom svemiru i da utiču na formiranje galaksija.
Kvazar ID830 krši pravila: crna rupa raste 13× brže i istovremeno ispaljuje radio-džetove i X-zrake
An artist's rendering of a swirling corona above a black hole's accretion disk. New research reveals an ancient black hole whose corona may be helping it break some major cosmic rules. | Credit: NASA/Aurore Simonnet (Sonoma State University)
Astronomi su otkrili kvazar iz ranog svemira koji deluje kao "pravilni prekršilac": supermasivna crna rupa ID830 akretiše materiju oko 13 puta brže od Eddingtonovog limita i istovremeno emituje snažne radio-džetove i intenzivne X-zrake — kombinaciju koju sadašnji modeli ne predviđaju.
Osnovne činjenice
ID830 je procenjena na oko 440 miliona masa Sunca pre približno 12 milijardi godina, kada je svemir imao oko 15% svoje trenutne starosti. To je više od 100 puta masa Sagittarius A*, crne rupe u centru naše Mlečne staze. Nalaz je objavljen 21. januara u časopisu The Astrophysical Journal, nakon posmatranja u više talasnih dužina.
An artist's rendition of a black hole, along with its swirling accretion disk, bright corona and jet. | Credit: NASA, ESA, CSA, Ralf Crawford (STScI)
Šta je Eddingtonov limit i šta znači "super-Eddington"?
Eddingtonov limit predstavlja ravnotežu između gravitacione sile koja vuče gas ka crnoj rupi i pritiska zračenja koji taj priliv koči. Ako akrecija premaši taj limit, zračenje bi po teoriji trebalo da uspori dalji priliv. Međutim, u nekim uslovima crne rupe mogu privremeno akretovati brže — to je takozvana super-Eddington faza.
Mogući uzroci i trajanje
Autori studije objašnjavaju da je kod ID830 verovatno došlo do naglog naleta gasa — npr. rastrgla je i progutala veoma masivnu zvezdu ili ogroman gasni oblak — što je izazvalo kratkotrajnu, ali intenzivnu fazu akrecije. Na osnovu posmatranja, X-zraci ukazuju na stopu akrecije ~13× Eddington, a naučnici procenjuju da takav tranzicioni period može trajati red veličine ~300 godina.
A graph displaying ID830's uniquely brilliant luminosity, compared to previously observed objects. The solid line shows the Eddington limit, while the dotted line indicates a black hole feeding rate 10 times above the Eddington limit. | Credit: NAOJ
Neočekovana kombinacija: radio-džetovi i jake X-emisije
Posebno puzzling je to što ID830 istovremeno pokazuje snažne radio-džetove i izraženu X-emisiju. Super-Eddington akrecija se obično povezuje sa potiskivanjem džetova i slabijim radio-signalom, pa istovremeni nastup ova dva phenomena sugeriše da postoje fizički mehanizmi koje trenutni modeli još ne obuhvataju. Istraživači smatraju da X-zrake potiču iz kompaktne, magnetno aktivne korone blizu crne rupe, dok džetove pokreću procesi iz polarnih regiona.
Širi značaj
Ovo otkriće pomaže da se bolje razume kako su supermasivne crne rupe izrastale tako brzo u ranoj kosmičkoj istoriji. Posmatranja teleskopa James Webb pokazuju da su takve crne rupe bile veće i češće nego što se ranije mislilo, pa scenariji sa super-Eddington rastom ili početnim "teškim semenkama" (npr. kolaps ogromnih Pop III zvezda) postaju relevantniji za objašnjenje njihove brzine rasta.
Sakiko Obuchi (Waseda University): "Za objekt mase ID830, verovatnija je varijanta da je progutana džinovska zvezda ili ogroman gasni oblak, a ne obična glavosekvena zvezda. Očekujemo da ovakve faze traju kratak vremenski period — reda stotina godina."
Ukratko, ID830 je primer retke i dinamične faze u životu supermasivne crne rupe: intenzivna akrecija istovremeno napaja i jezgro koje daje X-zrake i džetove koji emituju u radio-opsegu, a to ima implikacije i na rast i formiranje zvezda u njenoj domaćinskoj galaksiji.
Šta dalje očekivati?
Dalja posmatranja u više talasnih dužina i napredniji modeli akrecije i magneto-hidrodinamike pomoći će da se razjasne fizički procesi koji omogućavaju ovakvu "pravila kršeću" kombinaciju. Ako se pokaže da je sličnih kvazara više u ranom svemiru, to će promeniti naše razumevanje rasta galaksija i supermasivnih crnih rupa.
Pomozite nam da budemo bolji.
