Учёные разгадали тайну формирования сверхмассивных чёрных дыр в ранней Вселенной

Астрономы представили новый метод, объясняющий, каким образом сверхмассивные черные дыры смогли достичь невероятной массы в течение первых миллиардов лет после Большого взрыва. Выяснилось, что решающее значение имели крупные «скопления» газа и молодых звезд, активно перемещавшие материал к центру галактик. Это открытие, основанное на наблюдениях с помощью телескопов «Джеймс Уэбб», «Хаббл» и VLT, существенно меняет наше понимание ранней эволюции Вселенной.

В отличие от современной спиральной формы, древние галактики напоминали хаотичные скопления, в которых из-за гравитационных нестабильностей образовывались огромные массы, сравнимые с миллионами солнечных. Эти структуры, индуцирующие активное рождение звезд, со временем сдвигались к центру галактики под влиянием гравитационного «замедления», вызванного взаимодействием с темной материей в галактическом гало. По мере приближения к центру, скопления разрушались, а их материал поглощался черной дырой. Даже если черная дыра поглощала лишь 1% массы, это обеспечивало ее стремительный рост.

Примечательным примером является галактика GSz5BH, существовавшая в период, когда возраст Вселенной составлял около миллиарда лет. Исследования показали, что в её центр ежегодно поступает не менее 14 солнечных масс материала. При коэффициенте аккреции всего 1% это позволяло черной дыре с массой 30 миллионов Солнц сформироваться в течение нескольких сотен миллионов лет. Остальная часть массы, по вычислениям, участвовала в формировании балджа — плотного звездного скопления в ядре галактики.

Этот процесс объясняет, почему по данным телескопа «Джеймс Уэбб» обнаружено так много массивных черных дыр в древних галактиках. Традиционные модели, предполагающие равномерную аккрецию газа, не смогли бы достаточно быстро обеспечить такой рост, как в наблюдаемых случаях. Скопления играли роль импульсных ускорителей, особенно в условиях высокой турбулентности и обильного газообразования.

Будущие наблюдения за подобными галактиками помогут выяснить универсальность этого механизма. Ученые предполагают, что это открытие изменит подходы к моделированию эволюции галактик, привнося «сценарий скоплений» как важное звено в истории роста сверхмассивных черных дыр.

Источник: iXBT