Ученые продолжают разгадывать загадку сверхмассивных черных дыр, которые наблюдаются во Вселенной значительно раньше, чем должны были бы, учитывая современные представления об астрофизике. Одно из возможных объяснений заключается в том, что они образовались из первичных сингулярностей, которые очень быстро эволюционировали после зарождения Вселенной.
Загадка сверхмассивных черных дыр
Первичные черные дыры, возникшие в ранней Вселенной, могли очень быстро вырасти до размера сверхмассивных. Такое предположение сделали ученые, которые пытаются объяснить, как монстры, существующие в центре каждой большой галактики, смогли так быстро вырасти до своих колоссальных размеров.
В современной Вселенной черные дыры формируются преимущественно в результате взрывов сверхновых звезд на завершающем этапе эволюции массивных светил. При этом их начальная масса обычно не превышает нескольких десятков масс Солнца. В то же время в центрах галактик обнаружены объекты, масса которых в миллиарды раз превышает солнечную. Такие сверхмассивные черные дыры могли образоваться только путем слияния менее массивных объектов и длительного поглощения окружающей материи.
Однако для формирования сверхмассивных черных дыр требуется время. Теоретически они должны были появиться не раньше, чем через миллиард лет после Большого взрыва. Но наблюдения космического телескопа James Webb свидетельствуют о том, что такие объекты существовали значительно раньше. Самую древнюю из известных CEERS 1019 он видит такой, какой она была, когда возраст Вселенной составлял всего 570 млн лет, и уже тогда ее масса в девять миллионов раз превышала солнечную.
Чтобы превратиться в черные дыры, звездам нужно еще успеть эволюционировать. А возникли они только через несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва. Откуда же тогда взялись сверхмассивные черные дыры? Пытаясь объяснить это, ученые выдвинули немало смелых теорий, и одна из них связана именно с их первичными «родственниками».
Первичные черные дыры
Существует гипотеза, что в течение нескольких секунд после Большого взрыва во Вселенной царили условия, при которых черные дыры могли образовываться без участия звезд — просто из колебаний самого пространства-времени. Такие объекты называют первичными черными дырами. Если они действительно существовали, то стали первыми крупными структурами во Вселенной и имели достаточно времени, чтобы эволюционировать в настоящих гигантов.
Вопрос лишь в том, насколько большими они на самом деле были. Обычно вспоминают, что они не имели нижнего предела массы, то есть могли весить хоть как Земля, хоть как человек. Однако в новом исследовании ученые вспомнили, что верхнего предела у их массы тоже не было. Поэтому, они рассмотрели ситуацию, когда в самом начале существования Вселенной они образовывались в диапазоне масс от 1/100 000 до 100 000 солнечных.
Моделирование показало, что такой сценарий действительно может объяснить, как сверхмассивные черные дыры могли быстро стать такими большими. Но только при одном условии: они должны были находиться там, где было много материи для поглощения, то есть в центрах галактик. А для того, чтобы первичная черная дыра оказалась в центре галактики, надо, чтобы их было действительно много. Проблема лишь в том, что первичной черной дыры до сих пор никто не видел. Но если такие объекты существуют, то их непременно найдут. Их отличительной чертой будет масса, которая по крайней мере в три раза меньше солнечной.
По материалам www.space.com
