Чорних дірок у ранньому Всесвіті виявилося більше за очікуване

Нова робота астрономів проливає світло на загадку масової освіти надмасивних чорних дірок у ранньому Всесвіті. У нормальних умовах їх швидкість поглинання речовини не дозволила б їм вирости до розмірів, що спостерігаються. Альтернативні гіпотези також пояснюють це явище. Принаймні новий перепис надмасивних чорних дірок у ранньому Всесвіті показав набагато більше таких об’єктів, ніж вважалося раніше.

У новому дослідженні за допомогою спостережень «Хаббла» (в окремій роботі це підтвердили спостереження «Вебба») астрономи шукали надмасивні дірки (СЧД) та ознаки їхнього існування в перший мільярд років після Великого вибуху. Так далеко (або так рано) надмасивні діри виявляють себе лише у вигляді квазарів — активних ядер галактик або, по суті, надмасивних чорних дірок, що активно харчуються, в їх центрах.

Проблема в тому, що так можна виявити далеко не всі СЧД. Чорні діри можуть харчуватися речовиною, що падає на них, порціями і довгий час залишатися невидимими на таких відстанях, адже у відсутності акреції вони нічого не випромінюють. Саме це і виявили вчені, про що вони повідомили у статті в Astrophysical Journal Letters. Виявилося, що в ранньому Всесвіті було набагато більше набагато менш яскравих чорних дірок, ніж передбачали попередні оцінки. Важливо, що це може допомогти зрозуміти, як вони утворилися, і чому багато хто з них здається масивнішим, ніж очікувалося.

У новій роботі вчені прийшли до висновку, що в ранньому Всесвіті набагато більше чорних дірок великої маси, ніж вважалося раніше. Стандартна космологічна модель не допускає утворення такої кількості масивних зародків чорних дірок із колапсу хмар речовини. На це просто не вистачило б скупчень темної матерії, яка забезпечила б схлопування речовини до народження кількості масивних чорних дірок або їх зародків. Тим самим вчені приходять до висновку, що механізм множинної освіти надмасивних чорних дірок у ранньому Всесвіті міг бути також іншим.

Альтернативний або додатковий механізм появи зародків надмасивних чорних дірок вчені пропонують шукати в деяких первинних зірках. Зазвичай зірка певної маси після перетворення на наднову зробила б своє ядро ​​до перетворення на чорну дірку. Але якщо в ядро ​​первинної зірки потрапила б темна матерія, то це затримало б виникнення ядерного синтезу на звичайному етапі та дозволило б зірці набрати у тисячі разів більшу масу. У результаті її ядро ​​все одно стислося б під дією гравітації і стало чорною діркою. Але це була б спочатку масивна чорна діра, динаміка живлення якої вже добре лягає на відому нам еволюцію цих об’єктів.

Теоретично астрономи можуть виявити подібні «темні» зірки і навіть застати в процесі вибуху наднових, але це вимагатиме зусиль і скоординованих дій багатьох учених.