სამყაროს შორეულ მისადგომებში არსებული ერთი შავი ხვრელი მატერიას ამ დრომდე დაფიქსირებულთა შორის ერთ-ერთი ყველაზე სწრაფი მაჩვენებლით შთანთქავს.
ეს შავი ხვრელი დიდი აფეთქებიდან 920 მილიონი წლის შემდეგ პერიოდს ეკუთვნის, მდებარეობს კვაზარი გალაქტიკა RACS J0320-35-ის შუაგულში და მატერიას თეორიულ მაქსიმალურ მაჩვენებელზე — ედინგტონის ლიმიტზე 2,4-ჯერ უფრო სწრაფად შთანთქავს. კვლევა ჰარვარდ-სმიტსონის ასტროფიზიკური ცენტრის ჯგუფმა ჩაატარა ასტროფიზიკოს ლუკა იგინიას ხელმძღვანელობით.
სუპერ-ედინგტონის აკრეციამ, როგორც ამ ფენომენს უწოდებენ, შეიძლება ახსნას, როგორ შეიძინეს სუპერმასიურმა შავმა ხვრელებმა მზეზე მილიარდობით მეტი მასა ჯერ კიდევ მაშინ, როცა სამყარო მილიარდი წლისაც კი არ იყო.
„როგორ წარმოქმნა სამყარომ პირველი თაობის შავი ხვრელები? ეს ასტროფიზიკაში ერთ-ერთ უდიდეს კითხვად რჩება და ეს ობიექტი პასუხის გაცემაში გვეხმარება“, — ამბობს ჰარვარდ-სმიტსონის ასტროფიზიკური ცენტრის ასტროფიზიკოსი თომას კონორი.
სუპერმასიური შავი ხვრელები სამყაროს მთავარი მოთამაშეები არიან. მატერია თავისით ლაგდება გალაქტიკებში, რომლებიც ამ შავ ხვრელთა მიერ წარმოქმნილი გრავიტაციული ჰაბის გარშემო ბრუნავენ — ერთგვარი წებოს, რომელიც გალაქტიკას ორბიტაზე ინარჩუნებს.
ამავე დროს, შავი ხვრელები იდუმალებით არიან მოცული. სუპერმასიურ შავ ხვრელებში მილიონობით და მილიარდობით მზის მასა იყრის თავს და სამყაროს ისტორიის პირველივე მილიარდ წელიწადში გაჩნდნენ — ზედმეტად ადრე, რათა მატერიის თანდათანობით შთანთქმის შედეგად წარმოქმნილიყვნენ.
იმიტომ, რომ შავ ხვრელს ერთდროულად მხოლოდ გარკვეული რაოდენობის მატერიის გადასანსვლა შეუძლია. მაქსიმალურ მდგრად მაჩვენებელს, რომლითაც შავ ხვრლს კვება შეუძლია, ედინგტონის ლიმიტს უწოდებენ.
როცა შავი ხვრელი აქტიურად შთანთქავს დიდი ოდენობით მატერიას, ის მასში პირდაპირ არ ჩაედინება. ამის ნაცვლად, მატერია ისე ბრუნავს, როგორც წყალი დრენაჟში და მისი დისკოს მხოლოდ შიდა ნაწილი კვეთს შავი ხვრელის ჰორიზონტს. ამ დროს, მატერიის დისკოში წარმოიქმნება საოცრად დიდი ოდენობით ხახუნი და გრავიტაცია, რაც მატერიას ექსტერმალურ ტემპერატურამდე აცხელებს და სინათლით აკაშკაშებას იწვევს.
თუმცა, სინათლის შესახებ არსებობს ერთი რაღაც — გამოყოფს გარკვეული სახის წნევას. ერთი ფოტონი ამას ვერ იზამს, მაგრამ სულ სხვა საქმეა აქტიური სუპერმასიური შავი ხვრელის აკრეციული დისკოს ნათება. გარკვეულ წერტილში, რადიაციის გარეთ მიმართული წნევა ემთხვევა შავი ხვრელის შიგნით მიმართულ გრავიტაციულ მიზიდვას, რაც ხელს უშლის მატერიის მიახლოებას. ეს ედინგტონის ლიმიტია.
მიუხედავად ამისა, დროის მცირე მონაკვეთებში, შავი ხვრელის შთანთქმის (აკრეცია) მაჩვენებელმა შეიძლება ედინგტონის ლიმიტი დაარღვიოს, აბსოლუტურად შთანთქას მატერია იქამდე, ვიდრე რადიაციის წნევა მას უკან არ გამოდევნის. ამას სუპერ-ედინგტონის ლიმიტს უწოდებენ და ერთ-ერთი ის გზაა, რომლითაც მეცნიერების აზრით, შავი ხვრელები ასე დიდები გაიზარდნენ დიდი აფეთქებიდან ასე მოკლე პერიოდში.
თეორიის ვალიდურობისთვის, დაკვირვებითი მტკიცებულებების მოპოვება აუცილებელია. ეს ადვილი არ არის; სამყაროს დასაწყისი სივრცე-დროში ძლიერ შორს არის.
RACS J0320-35 შეიძლება მტკიცებულების ერთი ნაწილი იყოს. 2023 წელს, NASA-ს ჩანდრას რენტგენული ობსერვატორიის მონაცემებში წარმოუდგენლად კაშკაშა ობიექტი აღმოაჩინეს. ის რენტგენულ დიაპაზონში იმაზე მეტად კაშკაშა იყო, ვიდრე სხვა ნებისმიერი ობიექტი სამყაროს არსებობის პირველ მილიარდ წელიწადში.
შემდეგი რადიოდაკვირვებები ჩაატარეს გიგანტური მეტრტალღური რადიოტელესკოპით, Australia Telescope Compact Array-თ და Australian Large Baseline Array-თ. ამ მონაცემთა ანალიზმა აჩვენა, როგორ არის გალაქტიკის სინათლე გადანაწილებული ელექტრომაგნიტურ სპექტრში.
ამის შემდეგ, მკვლევრებმა ეს მონაცემები შეადარეს სუპერ-ედინგტონის აკრეციის ელექტრომაგნიტური გადანაწილების მოდელებს. ასე დადგინდა, რომ RACS J0320-35 ძლიერ დამთხვევაშია, რაც მიუთითებს, რომ ამ გალაქტიკის ცენტრში მდებარე სუპერმასიური შავი ხვრელი სუპერ-ედინგტონურ ღორმუცელობას ეწევა.
ამ აღმოჩენას დადასტურება სჭირდება, მაგრამ მკვლევრებს ხელთ აქვთ ძლიერი შემთხვევა, რაც იმას ნიშნავს, რომ RACS J0320-35 შეიძლება გახდეს ხელსაწყო სამყაროს დასაწყისში სუპერმასიურ შავ ხვრელთა წარმოქმნისა ზრდის შესახებ მოდელებისათვის.
„თუ გვეცოდინება შავი ხვრელის მასა და ზრდის მაჩვენებელი, შევძლებთ წარსულში დაბრუნებას და იმის შეფასებას, რა იყო მისი მასა დაბადებისას. ამ გათვლებით, შეგვიძლია დავტესტოთ სხვადასხვა იდეა შავ ხვრელთა დაბადების შესახებ“, — ამბობს კვლევის თანაავტორი, ასტროფიზიკოსი ალბერტო მორეტი.
კვლევა The Astrophysical Journal Letters-ში გამოქვეყნდა.
მომზადებულია nasa.gov-ისა და ScienceAlert-ის მიხედვით.
