Астрономы выявили доказательства того, что материя, окружающая сверхмассивные черные дыры, претерпела изменения на протяжении всей истории Вселенной. Эта находка ставит под сомнение основополагающее представление, которым ученые пользовались почти полвека.
Квазары, впервые открытые в 1960-х годах, представляют собой самые яркие объекты во Вселенной. Их свет создается сверхмассивными черными дырами, которые буквально втягивают окружающее вещество. Падая внутрь под воздействием огромной гравитации, материя образует вращающийся диск и нагревается до предельных температур. В результате квазар может излучать в сотни и тысячи раз больше света, чем целая галактика, состоящая из ста миллиардов звезд.
Разогретый диск излучает мощное ультрафиолетовое излучение. Проходя через облака высокоэнергетических частиц рядом с черной дырой — эта зона называется короной — ультрафиолетовые лучи накапливают энергию и превращаются в рентгеновское излучение. Астрономы давно установили, что оба типа излучения взаимосвязаны: чем ярче ультрафиолетовое излучение, тем более интенсивное рентгеновское свечение его сопровождает. Эта закономерность, обнаруженная почти пятьдесят лет назад, считалась универсальной и предполагала, что структура материи вокруг черных дыр одинакова повсюду и оставалась такой на протяжении всех эпох.
Тем не менее, новое исследование продемонстрировало, что в молодой Вселенной — когда ей было примерно в два раза меньше лет, чем сейчас — соотношение между ультрафиолетовым и рентгеновским излучением квазаров значительно отличалось от наблюдаемого у близких объектов. Это указывает на изменения во взаимодействии аккреционного диска и короны за последние примерно 6,5 миллиардов лет.
«Подтверждение того, что связь между рентгеновским и ультрафиолетовым излучением не является универсальной на протяжении всего времени существования Вселенной, весьма неожиданно и ставит под вопрос наше понимание того, как растут и эволюционируют сверхмассивные черные дыры», — отметил соавтор исследования, доктор Антонис Георгакакис.
Для анализа ученые объединили новые данные рентгеновского телескопа eROSITA с архивными наблюдениями обсерватории XMM-Newton Европейского космического агентства. Это позволило оценить излучение очень большой выборки квазаров.
Результаты имеют важное значение для космологии: представление о неизменности окружения черных дыр лежит в основе методов, использующих квазары как стандартные свечи для измерения расстояний во Вселенной и изучения темной материи и темной энергии. Будущие наблюдения eROSITA позволят определить, отражают ли обнаруженные изменения реальную физическую эволюцию черных дыр или они связаны с особенностями сбора данных.
Фото: hi-tech.mail.ru