NASA astronomai ankstyvojoje Visatoje aptiko neįprastai sparčiai augančią juodąją skylę, kuri, panašu, prasilenkia su iki šiol taikytomis fizikos ribomis. Šis objektas meta rimtą iššūkį dabartinėms juodųjų skylių formavimosi ir augimo teorijoms bei padeda geriau suprasti, kaip taip greitai galėjo susidaryti pirmosios milžiniškos kosminės struktūros.
Mokslininkai užfiksavo kvazarą, pavadintą ID830. Tai ankstyvojoje Visatoje egzistavusi supermasyvi juodoji skylė, kuri, sprendžiant iš stebėjimų, augo sparčiau, nei leidžia vadinamoji Edingtono riba – fizikinė didžiausia materijos kritimo į juodąją skylę sparta. Ypač intriguoja tai, kad šis objektas vienu metu skleidžia ir labai stiprią rentgeno spinduliuotę, ir galingą radijo spinduliuotę – derinį, kuris ilgą laiką buvo laikomas 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. Palyginimui, tai daugiau kaip šimtą kartų masyviau už Šaulio A* – juodąją skylę, esančią Paukščių Tako centre.
Kvazaras aktyviai „ryja“ aplink esančią materiją: dujos ir dulkės beveik šviesos greičiu sukasi akreciniame diske, o per polius į kosminę erdvę išmetamos milžiniškos energijos čiurkšlės. Būtent šios čiurkšlės ir pasireiškia intensyvia radijo bei rentgeno spinduliuote.
Tyrimo rezultatai paskelbti vasario 21 d. žurnale The Astrophysical Journal. Tarptautinė mokslininkų komanda stebėjo ID830 įvairiuose elektromagnetinio spektro ruožuose, siekdama išsiaiškinti, kaip šiam objektui galėjo pavykti viršyti Edingtono ribą.
Pagal dabartinius fizikos modelius juodosios skylės negali augti neribotai ir nekontroliuojamai. Kai jos pritraukia dujas bei dulkes, aplink susiformuoja akrecinis diskas. Į juodąją skylę krintanti medžiaga įkaista ir sukuria stiprų spinduliuotės slėgį, kuris dalį medžiagos išpučia atgal į erdvę. Taip pristabdomas tolesnis masės augimas. Šis savireguliacijos mechanizmas ir apibrėžia Edingtono ribą.
Vis dėlto mokslininkai neatmeta, kad juodosios skylės tam tikrais laikotarpiais gali laikinai peržengti šią ribą. Vienas galimų paaiškinimų – trumpi, bet itin intensyvūs medžiagos kritimo epizodai, kai spinduliuotės slėgis dar nespėja taip sustiprėti, kad sustabdytų procesą. Kita hipotezė siejama su ypatinga sistemos geometrija: medžiaga gali kristi į juodąją skylę daugiausia per „ekvatoriaus“ sritį, o didžioji dalis spinduliuotės pasišalina per polius, todėl mažiau trukdo naujai materijai patekti į akrecinį diską.
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 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 Edingtono riba daugiau nei 650 mln. metų. Tam būtų reikėję milžiniškų, praktiškai neišsenkančių dujų atsargų.
Atradimas papildo vis gausėjančius įrodymus, kad ankstyvojoje Visatoje galėjo vyrauti kitokios sąlygos ir procesai, nei manyta iki šiol, o supermasyvių juodųjų skylių formavimasis galėjo būti gerokai dinamiškesnis ir sudėtingesnis, nei numato tradiciniai modeliai.
