У ранньому Всесвіті чорні діри могли порушувати головне правило: це багато що пояснює

У центрі Чумацького Шляху розташована надмасивна чорна діра, маса якої в 4 млн разів більша за масу Сонця. У центрах майже всіх галактик існують величезні чорні діри. Маса найбільших із них перевищує масу Сонця в 40 млрд разів. Ці чорні діри, як вважається, росли протягом мільярдів років, щоб стати такими величезними. Водночас за допомогою космічного телескопа Вебб астрономи виявили в ранньому Всесвіті чорні діри, маса яких у мільярди разів перевищує масу Сонця. І вони існували вже через 500 млн років після Великого вибуху. Астрономи не розуміють, яким чином ці чорні діри могли вирости до величезних розмірів швидше, ніж повинні, згідно з моделями. Автори нового дослідження, опублікованого на сервері препринтів arXiv, вважають, що у них є цьому пояснення, пише ScienceAlert.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Астрономи вважають, що надмасивні чорні діри досягли величезних розмірів протягом мільярдів років через злиття галактик. Галактики стикалися, об'єднувалися і таким чином зливалися і чорні діри, щоб стати такими, якими ми бачимо їх сьогодні.

Тому в ранньому Всесвіті, через кілька сотень мільйонів років після Великого вибуху, мають існувати лише відносно невеликі чорні діри. Їхня маса не повинна перевищувати масу Сонця приблизно в мільйон разів. Але астрономи раніше виявили, що в далекому минулому вже існували чорні діри з масою, що перевищує масу Сонця в мільярд разів. І вони існували вже через 500 млн років після Великого вибуху.

Їхнє існування неможливо пояснити злиттями галактик та за допомогою інших традиційних пояснень. Навіть незважаючи на те, що в ранньому Всесвіті було багато матерії для зростання чорних дір, вони не могли рости дуже швидко.

Причина криється в так званій межі Еддінгтона. Коли речовина притягується до чорної діри, вона перетворюється на надгарячу плазму високого тиску. Вона відштовхує більш віддалену речовину від чорної діри, сповільнюючи темп її зростання. Межа Еддінгтона — це максимальна швидкість зростання чорної діри. Ця швидкість недостатня для пояснення всіх гігантських чорних дір, виявлених у ранньому Всесвіті.

За словами вчених, можливо, через кілька сотень мільйонів років після Великого вибуху межа Еддінгтона не діяла. Автори дослідження створили складні моделі для вивчення утворення чорних дір у ранньому Всесвіті, коли почали формуватися перші галактики. Це означає, що в той самий період почали формуватися і надмасивні чорні діри.

Ґрунтуючись на своїх моделях, астрономи виявили існування надмежі Еддінгтона. Існують області, досить щільні, щоб надгаряча плазма поблизу чорної діри не могла їх очистити. Це дозволяло раннім чорним дірам рости швидше, ніж це можливо сьогодні, але лише до приблизно 10 000 мас Сонця. Згідно з моделями, після цього швидкість зростання чорних дір знову сповільнювалася. Це означає, що надмежа Еддінгтона не може пояснити зростання чорних дір, які досягли маси в мільярди мас Сонця, що спостерігаються в ранньому Всесвіті.

Оскільки злиття галактик також не можуть пояснити ці чорні діри, астрономи прийшли до іншого рішення загадки. Вони припускають, що ранні чорні діри вже мали величезну масу і виникли незабаром після Великого вибуху в період космічної інфляції, коли Всесвіт почав стрімко розширюватися. Таким чином за кілька сотень мільйонів років чорні діри могли стати гігантськими.

Як уже писав Фокус, астрономи виявили найпотужніший викид енергії серед усіх відомих,пов'язаний із чорною дірою. Цей викид виник на відстані 10 млрд світлових років від нас, коли чорна діра поглинула масивну зірку.

Також Фокус писав про те, що в Чумацькому Шляху загадкова сила переміщує зірки і це не можуть пояснити. Спостереження за рухом зірок у нашій галактиці дозволило астрономам виявити гігантську хвилю, яка простягається на десятки тисяч світлових років.