NASA astronomai aptiko ankstyvojoje Visatoje neįprastai sparčiai augančią juodąją skylę, kuri, panašu, pažeidžia iki šiol galiojusias fizikos ribas. Šis objektas meta iššūkį dabartinėms juodųjų skylių formavimosi ir augimo teorijoms bei padeda geriau suprasti, kaip taip greitai galėjo susidaryti pirmosios milžiniškos kosminės struktūros.
Astronomai aptiko kvazarą, pavadintą ID830 – ankstyvojoje Visatoje egzistavusią supermasyvią juodąją skylę, kuri augo greičiau, nei leidžia vadinamoji Edingtono riba – fizikinė maksimali materijos kritimo į juodąją skylę sparta. Šis objektas vienu metu skleidžia ir labai stiprią rentgeno, ir galingą radijo spinduliuotę – derinį, kuris teoriškai laikytas mažai tikėtinu.
Manoma, kad ID830 egzistavo maždaug prieš 12 mlrd. metų, kai Visata buvo tik apie 15 % dabartinio savo amžiaus. Tuo metu šios juodosios skylės masė jau siekė apie 440 mln. Saulės masių. Tai daugiau kaip šimtą kartų masyviau už Šaulio A* – juodąją skylę, esančią Paukščių Tako centre.
Kvazaras aktyviai ryja aplink esančią materiją, kuri beveik šviesos greičiu sukasi aplink juodąją skylę akreciniame diske, o per polius išmeta milžiniškus energijos čiurkšles. Šios čiurkšlės aptinkamos kaip intensyvi radijo ir rentgeno spinduliuotė.
Tyrimo rezultatai paskelbti vasario 21 d. žurnale „The Astrophysical Journal“. Tarptautinė mokslininkų komanda stebėjo ID830 įvairiuose elektromagnetinio spektro ruožuose, siekdama išsiaiškinti, kaip šiam objektui pavyko viršyti Edingtono ribą.
Pagal dabartinius fizikos modelius juodosios skylės negali neribotai ir nekontroliuojamai augti. Kai jos pritraukia dujas bei dulkes, aplink susiformuoja akrecinis diskas. Į juodąją skylę krintanti medžiaga sukuria stiprų spinduliuotės slėgį, kuris dalį medžiagos išpučia atgal į erdvę ir taip pristabdo tolesnį masės augimą. Šis savireguliacijos mechanizmas ir apibrėžia Edingtono ribą.
Vis dėlto mokslininkai mano, kad juodosios skylės tam tikrais laikotarpiais gali šią ribą viršyti. Vienas galimų paaiškinimų – trumpi, bet itin intensyvaus medžiagos kritimo epizodai, kol spinduliuotės slėgis dar nespėja tiek sustiprėti, kad sustabdytų procesą. Kita hipotezė susijusi su ypatinga sistemos geometrija: medžiaga gali kristi į juodąją skylę per jos „ekvatoriaus“ sritį, o didžioji dalis spinduliuotės išsiveržia per polius ir mažiau trukdo naujos materijos patekimui.
Toks scenarijus padeda paaiškinti, kodėl supermasyvios juodosios skylės atsirado taip anksti. Kosminio teleskopo „James Webb“ stebėjimai jau anksčiau parodė, kad šios struktūros formavosi gerokai greičiau, nei buvo numatyta teoriniuose modeliuose.
Viena iš plačiausiai nagrinėjamų hipotezių teigia, kad pirmųjų juodųjų skylių „sėklomis“ galėjo tapti III populiacijos žvaigždės – pačios seniausios ir masyviausios Visatos žvaigždės. Tačiau net ir tokiu atveju juodosios skylės turėtų beveik nenutrūkstamai augti ties Edingtono riba daugiau nei 650 mln. metų. Tam būtų reikėję milžiniškų, praktiškai neišsenkančių dujų atsargų.
Šis atradimas papildo vis gausėjančius įrodymus, kad ankstyvojoje Visatoje galiojo kiek kitokios sąlygos ir procesai, nei manyta iki šiol, o supermasyvių juodųjų skylių formavimasis gali būti gerokai dinamiškesnis ir sudėtingesnis.
