Астрономы нашли самую быстрорастущую черную дыру во Вселенной
Астрономы обнаружили черную дыру, которая растет быстрее, чем все черные дыры, известные сегодня, сообщается в препринте, опубликованном на сайте arXiv.org. Каждые два дня она поглощает столько же вещества, сколько содержится в Солнце.
Черные дыры, масса которых может превышать солнечную в миллиарды раз, существовали даже в молодой Вселенной, когда ей было всего 800 миллионов лет (сейчас ее возраст составляет 13,8 миллиардов лет). При этом для астрофизиков до сих пор остается загадкой, как они могли вырасти так быстро — предполагается, что либо они росли быстрее, чем при нормальных условиях, которые описываются эддингтоновскими уравнениями, либо они формировались из массивных черных дыр, которые возникли благодаря прямому коллапсу молекулярных облаков. Сегодня подобные «ранние» объекты обнаруживают в виде квазаров, когда они активно поглощают вещество, в результате чего оно нагревается и начинает ярко излучать в разных диапазонах. Исследование квазаров важно для понимания физики и эволюции молодой Вселенной.
Астрономы под руководством Кристиана Вольфа (Christian Wolf) из Австралийского национального университета обнаружили очень яркий квазар J2157-3602, свет от которого шел до Земли примерно 12 миллиардов лет. Черная дыра, находящаяся в его центре, имеет массу порядка 20 миллиардов солнечных и растет на один процент каждый миллион лет. Как утверждают исследователи, J2157-3602 растет настолько быстро, что он светится в тысячу раз ярче галактики, в которой находится. «Если бы такого монстра поместили в центр Млечного пути, то он бы сиял в 10 раз сильнее, чем полная Луна. Он выглядел бы насколько ярким, что затмил бы собой все остальные звезды», — комментирует Вольф.
J2157-3602 имеет большую светимость в ультрафиолетовом диапазоне, чем все известные квазары, яркость которых не была усилена гравитационной линзой. Вероятно, черная дыра в центре квазара поглощает материю столь активно, что вплотную подходит к пределу Эддингтона. Известно, что вещество не может падать на черную дыру в любых количествах, потому что чем больше вещества падает, тем выше окажется его температура, а значит и давление. Если давление внутренних слоев вещества окажется слишком большим, то вещество из внешних слоев будет выталкиваться, и оно не сможет упасть на объект. Предел Эддингтона в данном случае представляет собой некоторую границу, где сила гравитации скомпенсирована давлением нагретого газа.
Также исследователи отмечают, что J2157-3602 излучает не только в ультрафиолетовом, но и рентгеновском диапазоне. «Если бы он находился в центре нашей Галактики, то жизнь на Земле скорее всего была бы невозможна из-за большого количества рентгеновского излучения», — заключает Вольф. Тем не менее, подобные объекты представляют большой интерес для науки — с их помощью астрономы могут понять, какой вклад они внесли в эпоху реионизации и сколько металлов было в ранней Вселенной.
В прошлом году астрономы обнаружили квазар, свет от которого шел к нам более 13 миллиардов лет. В его центре находится самая далекая черная дыра из известных сегодня.
Кристина Уласович
Это может говорить о потенциальной обитаемости экзопланеты
Инфракрасный космический телескоп «Джеймс Уэбб» обнаружил доказательства того, что экзопланета K2-18b может быть гикеаном, обладающим водным океаном, а не суперземлей или мини-нептуном. Кроме того, в ее атмосфере нашлись следы биомаркера диметилсульфида, что делает экзопланету интересной целью для изучения с точки зрения потенциальной обитаемости. Статья принята к публикации в журнале The Astrophysical Journal Letters, кратко о работе сообщается на сайте обсерватории. Гикеаны описываются как субнептуны с умеренными температурами, обладающие глобальным водным океаном и обширной атмосферой, богатой водородом. Эти тела могут обладать радиусами 1-2,6 радиуса Земли и массой 1-10 масс Земли и пока что представлены лишь несколькими кандидатами — подтвержденных экзопланет такого типа еще неизвестно. Большой интерес для ученых гикеаны представляют из-за значительно более широкой обитаемой зоны по сравнению с планетами земной группы и удобства потенциальных поисков биомаркеров в атмосферах Группа астрономов во главе с Никку Мадхусудханом (Nikku Madhusudhan) из Кембриджского университета опубликовала результаты спектрометрических наблюдений за атмосферой экзопланеты K2-18b, проведенных при помощи инструментов NIRISS и NIRSpec телескопа «Джеймс Уэбб». Наблюдения велись в диапазоне длин волн 0,9–5,2 микрометра в 2023 году во время двух событий прохождения планеты по диску своей звезды. K2-18b обращается вокруг красного карлика, расположенного в 111 световых годах от Солнца в созвездии Льва, и открыта в 2017 году. Экзопланета попадает в обитаемую зону, обладает массой 8,63 массы Земли, радиусом 2,61 радиуса Земли и равновесной температурой 250–300 кельвинов. В 2019 году в ее атмосфере обнаружили водяной пар. Экзопланета считалась кандидатом в гикеан, скалистую суперземлю или мини-нептун. Исследователи обнаружили в атмосфере K2-18b, богатой водородом, метан и углекислый газ и не нашли аммиака, что согласуется с моделью глобального океана, скрытого под тонкой и холодной атмосферой. Кроме того, они не обнаружили водяной пар, угарный газ и синильную кислоту, хотя установленные верхние пределы их содержания тоже соответствуют предсказаниям модели. В атмосфере субнептуна также обнаружились потенциальные следы диметилсульфида, который рассматривается как биомаркер в виде продукта жизнедеятельности бактерий и фитопланктона. Это тоже говорит в пользу идеи о том, что K2-18b представляет собой гикеан, а не скалистую или богатую летучими веществами планету с обширной водородной атмосферой или скалистую планету с тонкой водородной атмосферой. Однако, что касается потенциальной обитаемости экзопланеты, то она под вопросом, так как факт обнаружения диметилсульфида, его точное содержание и происхождение (биогенное или абиогенное) должны помочь установить будущие наблюдения за K2-18b. Ранее мы рассказывали о том, как «Джеймс Уэбб» нашел толстые слои облаков в атмосфере близкого субнептуна.