Науковці продовжують розгадувати загадку надмасивних чорних дір, які спостерігаються у Всесвіті значно раніше, ніж мали б, з огляду на сучасні уявлення про астрофізику. Одне з можливих пояснень полягає в тому, що вони утворилися з первинних сингулярностей, які дуже швидко еволюціонували після зародження Всесвіту.
Загадка надмасивних чорних дір
Первинні чорні діри, що виникли у ранньому Всесвіті, могли дуже швидко вирости до розміру надмасивних. Таке припущення зробили науковці, які намагаються пояснити, як монстри, що існують у центрі кожної великої галактики, змогли так швидко вирости до своїх колосальних розмірів.
У сучасному Всесвіті чорні діри формуються переважно внаслідок вибухів наднових зір на завершальному етапі еволюції масивних світил. При цьому їхня початкова маса зазвичай не перевищує кількох десятків мас Сонця. Водночас у центрах галактик виявлені об’єкти, маса яких у мільярди разів перевищує сонячну. Такі надмасивні чорні діри могли утворитися лише шляхом злиття менш масивних об’єктів і тривалого поглинання навколишньої матерії.
Проте для формування надмасивних чорних дір потрібен час. Теоретично вони мали б з’являтися не раніше, ніж через мільярд років після Великого вибуху. Але спостереження космічного телескопа James Webb свідчать про те, що такі об’єкти існували значно раніше. Найдавнішу з відомих CEERS 1019 він бачить такою, якою вона була, коли вік Всесвіту складав лише 570 млн років, і вже тоді її маса у дев’ять мільйонів разів перевищувала сонячну.
Щоб перетворитися на чорні діри, зорям треба ще встигнути проеволюціонувати. А виникли вони тільки за кілька сотень мільйонів років після Великого вибуху. То звідки ж тоді взялися надмасивні чорні діри? Намагаючись пояснити це, вчені висунули чимало сміливих теорій, і одна з них пов’язана саме з їхніми первинними «родичами».
Первинні чорні діри
Існує гіпотеза, що протягом кількох секунд після Великого вибуху у Всесвіті панували умови, за яких чорні діри могли утворюватися без участі зір — просто з коливань самого простору-часу. Такі об’єкти називають первинними чорними дірами. Якщо вони справді існували, то стали першими великими структурами у Всесвіті й мали достатньо часу, щоб еволюціонувати у справжніх гігантів.
Питання лише в тому, наскільки великими вони насправді були. Зазвичай згадують, що вони не мали нижньої межі маси, тобто могли важити як Земля, або як людина. Однак у новому дослідженні науковці згадали, що верхньої межі у їхньої маси теж не було. Тож вони розглянули ситуацію, коли на самому початку існування Всесвіту вони утворювалися в діапазоні мас від 1/100 000 до 100 000 сонячних.
Моделювання показало, що такий сценарій справді може пояснити, як надмасивні чорні діри могли швидко стати такими великими. Але тільки за однієї умови: вони мали виникнути там, де було багато матерії для поглинання, тобто в центрах галактик. А для того, аби первинна чорна діра опинилася в центрі галактики, треба, щоб їх було дійсно багато. Проблема лише в тому, що первинної чорної діри досі ніхто не бачив. Але якщо такі об’єкти існують, то їх неодмінно знайдуть. Їхньою відмінною рисою буде маса, яка принаймні втричі менша за сонячну.
За матеріалами www.space.com
