Астрономы долгое время были озадачены сверх массивными черными дырами , которые, по-видимому, полностью сформировались в самые ранние эпохи Вселенной. Теперь новая статья предполагает, что эти чудовищные черные дыры могли возникнуть на заре Большого взрыва как крошечные, первичные «семена».
Почти все галактики содержат в своих ядрах сверхмассивные черные дыры. Их размер варьируется от примерно 100 000 масс Солнца до миллиардов солнечных масс. Самое удивительное, что наблюдения с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST) показали, что эти гиганты существовали на самом краю космической зари, всего через несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва, сразу после того, как начали формироваться первые звезды и галактики.
Проблема сверхмассивных черных дыр, появляющихся так рано, заключается в том, что мы знаем только один способ образования черных дыр: через смерть массивных звезд. Звездам нужно сформироваться, жить, умереть и оставить после себя черные дыры. Затем им нужно объединиться и аккрецировать новый материал, чтобы достичь чудовищных размеров, — и все это за невероятно короткий промежуток времени.
Эта необычная ситуация побудила исследователей придумать хитрые способы быстрого создания гигантских черных дыр. В статье, представленной в Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, исследователи предлагают радикальное решение: эти гигантские черные дыры могли родиться в невероятно ранней Вселенной.
В 1970-х годах Стивен Хокинг предположил, что Вселенная могла естественным образом произвести огромное количество крошечных черных дыр в первые несколько мгновений Большого взрыва. Эти черные дыры не могли возникнуть в результате коллапса звезд; скорее, они могли родиться непосредственно из материи и энергии, сжатых до высокой плотности в хаотических флуктуациях тех ранних эпох.
Хокинг предположил, что эти черные дыры, которые могут быть размером с астероиды, будут медленно растворяться посредством так называемого излучения Хокинга и будут видны в современной Вселенной. Десятилетия исследований не нашли никаких доказательств существования этих первичных черных дыр, поэтому мы знаем, что если они существуют, то должны составлять крошечную часть всей материи во Вселенной.
Но этого было бы более чем достаточно: исследователи обнаружили, что даже небольшая часть первичных черных дыр могла вырасти за 100 миллионов лет. Если бы эти черные дыры оказались в самых плотных скоплениях материи, они могли бы аккрецировать достаточно материала, чтобы достичь сверхмассивного статуса в эпоху, в которую их наблюдал JWST.
В этом сценарии гигантские черные дыры — вполне возможно, даже та, что в центре Млечного Пути — не будут расти после образования первых звезд и галактик, а будут расти параллельно с ними. Они наберут большую часть своей массы во время космических темных веков, времени до того, как звездный свет засиял во всей вселенной. Когда эти первые звезды зажглись, они разделили космос с гигантскими, неповоротливыми монстрами.
На данном этапе эта идея является лишь гипотезой. Исследователи предлагают включить эту модель роста черных дыр в симуляции развития первых звезд и галактик, чтобы увидеть, насколько реалистичен этот сценарий. Затем они могут сравнить эти более реалистичные черные дыры с наблюдениями и посмотреть, объясняет ли это загадку.