Загадку величезних чорних дір із раннього Всесвіту вирішено: роблять те, що здається неможливим

Коли астрономи 3,5 роки тому почали вивчати ранній Всесвіт за допомогою космічного телескопа Вебб, вони виявили щось несподіване. Були виявлені надмасивні чорні діри, які існували ще до того, як Всесвіту виповнився 1 мільярд років. Але поточні моделі космосу не можуть пояснити такого швидкого зростання чорних дір. Але тепер вчені, вважають, що змогли вирішити загадку масивних чорних дір з раннього Всесвіту і можуть пояснити, як вони стали такими величезними за менший період часу, ніж припускають теорії. Дослідження опубліковано в журналі Nature Astronomy, пише Space.

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

Загадка надмасивних чорних дір

Надмасивні чорні діри з масами, що в мільйони і навіть у мільярди разів перевищують масу Сонця, знаходяться в центрі всіх великих галактик у сучасному Всесвіті, вік якого становить 13,8 мільярда років.

Проблема полягає в тому, що астрономи виявили надмасивні чорні діри, які існували вже через 500 мільйонів років після народження Всесвіту. Але поточні моделі космосу припускають, що процеси злиття і поглинання, які, як вважається, дозволяють чорним дірам досягати надмасивного стану, займають щонайменше 1 мільярд років. Тому вчені не могли зрозуміти, яким чином чорні діри так швидко стали такими масивними.

Нове дослідження, в якому використовувалася симуляція умов у ранньому Всесвіті, що ґрунтується на спостереженнях за першим мільярдом років космічної історії, дало змогу, як вважають астрономи, вирішити загадку надмасивних чорних дір.

Чорні діри можуть робити те, що здається неможливим

Астрономи виявили, що хаотичні умови, які існували в ранньому Всесвіті, спровокували зростання невеликих за розміром чорних дір до надмасивних чорних дір, після поглинання величезної кількості навколишньої речовини. Перші чорні діри, які з'явилися всього через кілька сотень мільйонів років після Великого вибуху, неймовірно швидко виросли і змогли досягти розмірів, що в десятки тисяч разів перевищують розміри Сонця.

Учені дійшли висновку, що турбулентні умови і висока концентрація щільного газу в перших галактиках дозволили чорним дірам поглинати більше речовини, ніж можливо, перевищуючи межу Еддінгтона. Вона визначає, скільки речовини може впасти в чорну діру, перш ніж випромінювання, створюване таким поглинанням, відштовхне ще більше матерії від чорної діри, і таким чином буде перекрито доступ до нової "їжі". Тобто чорні діри зоряної маси, які з'являються після смерті масивних зірок, у ранньому Всесвіті могли на деякий час поглинати більше матерії, ніж це можливо.

Вважалося, що ці чорні діри зоряної маси занадто малі, щоб вирости в гігантські чорні діри, які спостерігаються в центрі галактик. Але нове дослідження показує, що вони можуть вирости за наявності відповідних умов.

Вчені вважають, що чорні діри, які виросли і являють собою відсутню ланку між чорними дірами зоряної маси і надмасивними чорними дірами, зливалися одна з одною або ж поглинали одна одну. Це призвело до появи гігантських чорних дір у ранньому Всесвіті.

Вважається, що перші надмасивні чорні діри з'явилися або з "легких зародків", або з "важких зародків". Маса перших становить від десяти до кількох сотень мас Сонця, а других — 100 000 мас Сонця. Раніше передбачалося, що тільки "важкі зародки" будуть досить масивними, щоб забезпечити швидке зростання надмасивних чорних дір, виявлених у центрах великих галактик.

Нове дослідження показує, що це може бути не так. Звичайні, легкі чорні діри зоряної маси могли рости з екстремальною швидкістю в ранньому Всесвіті.

Як уже писав Фокус, деякі з виявлених планет насправді можуть бути первинними чорними дірами.

Також Фокус писав про те, що астрономи не можуть пояснити загадковий об'єкт у космосі, оточений металевою хмарою.