Астрономы раскрыли загадку огромных черных дыр в ранней Вселенной: они не должны существовать

С помощью космического телескопа Уэбб астрономы изучили гигантскую черную дыру, расположенную в неразвитой галактике, существовавшей уже через 700 млн лет после Большого взрыва. Исследование, опубликованное на сервере препринтов arXiv, раскрывает загадку того, каким образом на заре истории Вселенной могли сформироваться настолько огромные черные дыры. Астрономы считают, что они образовались из так называемых первичных черных дыр, созданных колебаниями плотности материи сразу после Большого взрыва, пишет Space.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Странная галактика с черной дырой

Существующие теории образования первых сверхмассивных черных дыр, масса которых в сотни тысяч раз и даже в миллионы раз больше массы Солнца, предполагают, что для того, чтобы они образовались нужны миллиарды лет. При этом нужно, чтобы умерли первые звезды, которые создали черные дыры звездной массы, а затем последние должны слиться в еще большую черную дыру.

Астрономы обнаружили в галактике A2744-QSO1, которая существовала уже через 700 млн лет после Большого взрыва сверхмассивную черную дыру, масса которой в 10 млн раз больше массы Солнца. При этом масса черной дыры составляет 10% массы всей галактики. Но масса сверхмассивных черных дыр в основном составляет всего 0,005% массы их галактик.

Галактика A2744-QSO1 не только маленькая, но содержит очень мало металлов. Так астрономы называют элементы тяжелее водорода и гелия. Это указывает на то, что в ней было очень мало звезд, которые бы взорвались сверхновыми и наполнили галактику металлами. Это значит, что галактика, к которой находится черная дыра должна быть практически неразвитой. Это открытие говорит о том, что массивные черные дыры могли образовываться и достигать довольно больших размеров в ранней Вселенной без активного звездообразования.

Черная дыра в галактике A2744-QSO не могла образоваться в результате слияния множества более мелких черных дыр, образующихся при взрыве сверхновых. Отсутствие металлов указывает на то, что в этой галактике не было массового процесса гибели звезд. Это значит, что эта черная дыра была создана в результате другого процесса.

Загадка черных дыр из ранней Вселенной

Предполагается, что черные дыры звездной массы должны миллиарды лет набирать массу, чтобы в итоге стать более крупными. Но существует теоретический предел того, насколько большими могут стать черные дыры. Поэтому обнаруженные сверхмассивные черные дыры в ранней Вселенной не могли вырасти таким образом, ведь у них просто не было времени даже для того, чтобы достичь предела массы и тем более получить массу в миллионы раз больше, чем у Солнца.

Одни ученые считают, что черные дыры изначально возникли огромными, другие предполагают, что быстрое слияние и гибель звезд могли создать такие черные дыры, или же они каким-то образом преодолели предел массы. Но есть теория, которая предполагает, что сверхмассивные черные дыры в ранней Вселенной могли быть созданы первичными черными дырами, которые, как предполагается, образовались в течение первой секунды после Большого взрыва.

Первичные черные дыры

Предполагаемые первичные черные дыры были бы самыми первыми структурами, образовавшимися во Вселенной, задолго до звезд и галактик. И авторы исследования считают, что именно они создали черную дыру в галактике A2744-QSO, учитывая данные наблюдений.

По словам астрономов, первичные черные дыры могли быть изначально очень массивными и очень плотно сгруппированными. Это значит, что они могли быстро сливаться и быстро расти. Таким образом, как считают ученые, появились сверхмассивные черные дыры еще до того, как Вселенной исполнился 1 млрд лет.

Как уже писал Фокус, астрономы раскрыли 50-летнюю загадку умирающих звезд. Струи, не сумевшие пробить внешнюю оболочку умирающей звезды, являются источниками загадочных рентгеновских вспышек, которые десятилетиями озадачивали астрономов.