В 50 миллионов раз тяжелее Солнца: обнаруженная черная дыра нарушает правила Вселенной

Когда астрономы наблюдают за ранней Вселенной, они не ожидают увидеть полностью сформированные галактики. Там должны быть маленькие галактики с молодыми звездами и с растущими небольшими черными дырами. Но с помощью космического телескопа Уэбб астрономы обнаружили гигантскую черную дыру, которая существует в галактике почти одна, практически без звезд вокруг нее. Существование этой черной дыры бросает вызов теории о том, как рождаются черные дыры. Возможно, некоторые черные дыры могли образоваться еще до появления звезд. Исследование опубликовано на сервере препринтов arXiv, пишет Interesting Engineering.

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

Черные дыры и звезды тесно связаны

Согласно существующей теории, черные дыры и звезды тесно связаны. Звезды образуются из газовых облаков, и лишь после смерти массивных звезд появляются черные дыры. Со временем эти черные дыры растут, питаясь газом и сливаясь с другими черными дырами. Этот процесс требует миллиардов лет, чтобы появилась гигантская черная дыра и астрономы пытаются понять, каким образом чрезвычайно массивные черные дыры существовали уже через несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва. Теперь они обнаружили еще один загадочный объект, который нарушает правила формирования галактик во Вселенной.

Загадочная черная дыра

С помощью космического телескопа Уэбб астрономы обнаружили странную галактику, названную Abell 2744-QSO1, которая существовала 13,1 млрд лет назад, то есть через 700 млн лет после Большого взрыва. Оказалось, что в этой галактике находится огромная черная дыра, масса которой в 50 миллионов раз больше массы Солнца. Самое интересное, что в этой галактике почти нет звезд.

Эта ситуация представляет собой большую загадку, ведь считается, что сначала формируются звезды в галактике, а затем появляются черные дыры. Также считается, что галактики растут вместе с центральными черными дырами, но здесь обнаружено противоречие: есть огромная черная дыра, вокруг которой почти нет звезд, а значит галактика еще не полностью сформирована. В этой галактике слишком масло звездной массы, чтобы объяснить наличие такой огромной черной дыры.

Возможно, это черная дыра, которую никогда еще не видели

Астрономы для решения этой загадки обратились к гипотезе, предложенной в 1970-х годах физиком Стивеном Хокингом, согласно которой в ранней Вселенной могли существовать первичные черные дыры. Но их еще никто никогда не видел.

Вместо того, чтобы появиться в результате смерти массивных звезд первичные черные дыры могли возникнуть непосредственно в результате экстремальных изменений плотности во Вселенной вскоре после Большого взрыва. Большинство таких черных дыр должны были быть крошечными и недолговечными. Но есть вероятность, что некоторые из них могли сохраниться и вырасти в гораздо более крупные черные дыры, такие как в галактике Abell 2744-QSO1.

Астрономы создали модели, которые показали, газ ведет себя вокруг первоначальной первичной черной дыры, как звезды могут позже формироваться поблизости и как вещество умерших звезд может питать растущий объект.

Ученые сравнили полученные результаты с наблюдениями за обнаруженной черной дырой и нашли много совпадений. Их предсказания относительно конечной массы черной дыры совпадают с тем, что в реальности наблюдали астрономы. Поэтому авторы исследования говорят, что возможность наличия массивных первичных черных дыр в ранней Вселенной становится более допустимой.

Моделирование показывает, что первичные черные дыры действительно могли быть жизнеспособным источником для обнаруженной гигантской черной дыры.

Но, по словам астрономов, самые большие сверхмассивные черные дыры в стандартных симуляциях первичных черных дыр обычно имеют массу около 1 миллиона масс Солнца, но обнаружена черная дыра с в 50 раз большей массой. Первичные черные дыры могли образоваться в плотных группах в ранней Вселенной, что позволило им сливаться друг с другом и набирать массу достаточно быстро.

Но есть еще одна проблема. Для образования первичных черных дыр могут потребоваться интенсивные вспышки высокоэнергетического излучения, например, от взрыва близлежащей звезды, но такого источника излучения пока не обнаружено.

Черная дыра в галактике Abell 2744-QSO1 может быть продуктом слияния первичных черных дыр, но это еще предстоит доказать.

Как уже писал Фокус, пассажирские самолеты ждет катастрофа из-за угрозы из космоса, предупреждают ученые.