Недавнее исследование, опубликованное в журнале The Astrophysical Journal Letters, обнаружило, что в молодом возрасте Вселенная содержала значительно больше чёрных дыр, чем считалось ранее. Научные работники задействовали данные космического телескопа «Хаббл» и выяснили, что в первых галактиках число чёрных дыр было в несколько раз превышено по сравнению с прежними ожиданиями. Это открытие может пролить свет на процесс формирования этих гигантских объектов и объяснить, почему многие из них обладают большей массой, чем предполагалось.
Чёрные дыры увеличиваются в размерах за счёт поедания окружающего вещества — процесс, известный как аккреция. В ходе него выделяется огромное количество излучения, устанавливающее пределы на скорость роста чёрных дыр. Однако учёные натолкнулись на затруднения в объяснении возникновения ранних крупных квазаров, которые, возможно, либо развивались быстрее допустимого, либо изначально обладали значительной массой.
Существует несколько гипотез о формировании чёрных дыр. Одна из них предполагает, что первичные чёрные дыры возникли вскоре после Большого взрыва. Однако по стандартной космологической модели массивные чёрные дыры не могли образоваться в значительных количествах. Другая гипотеза утверждает, что чёрные дыры формируются на последних стадиях существования некоторых гигантских звёзд. В условиях чрезвычайной плотности в звёздных скоплениях такие чёрные дыры могли бы расти быстро за счёт слияния со звёздами.
Альтернативный сценарий заключается в образовании чёрных дыр из «тяжёлых семян» с массами, превосходящими известные звёзды приблизительно в 1000 раз. Один из возможных механизмов — это «прямой коллапс», при котором гравитация ранних структур тёмной материи удерживала газ. Из-за фонового излучения звёзды не формировались, и облака коллапсировали в чёрные дыры.
Тем не менее, лишь небольшая часть гало тёмной материи становится достаточно массивной для формирования таких семян. Поэтому этот механизм может объяснить появление чёрных дыр только при их редком происхождении в ранней Вселенной.
Исследователи также высказывают предположение, что процессы, схожие с образованием «тёмных звёзд», играли важную роль в формировании множества чёрных дыр, наблюдаемых в юности Вселенной. «Тёмные звёзды» образуются в результате гравитационного сжатия газовых облаков, при этом захватывая множество частиц тёмной материи. Это может привести к рождению массивных чёрных дыр.
Новые космические обсерватории, такие как миссия Euclid и космический телескоп Nancy Grace Roman, помогут изучить более слабые квазары в ранней Вселенной. Миссии NewAthena и Square Kilometer Array в Австралии и Южной Африке предоставят ценную информацию о различных процессах, связанных с чёрными дырами в их начальные времена.
Источник: iXBT
