Астрофізики пояснили появу надмасивних чорних дір у ранньому Всесвіті їх походженням від первинних чорних дір, які утворилися одразу після Великого Вибуху. Таке пояснення розв’язує проблему моделювання еволюції чорних дір, згідно з яким чорні діри такої великої маси не могли утворитися у ранньому Всесвіті. Висновки, зроблені на основі спостережень телескопа «Джеймс Вебб», опублікували на сайті препринтів arXiv.
Художнє зображення надмасивної чорної діри. ESA
Як пов’язали первинні чорні діри з надмасивними?
За сучасними моделями, у ранньому Всесвіті не було достатньо часу для того, щоб чорні діри виросли та досягли маси в мільйони чи навіть мільярди мас Сонця шляхом злиття. Але останніми роками космічний телескоп «Джеймс Вебб» виявляв квазари, що живляться чорними дірами з масами від 1 до 10 мільярдів сонячних мас і утворилися менш ніж за 700 мільйонів років після Великого вибуху, що ставить наявні моделі під сумнів.
Щоб пояснити це явище, науковці запропонували гіпотезу, згідно з якою первинні чорні діри — гіпотетичні чорні діри, що з’явилися на початку Всесвіту — стали «зародками» для ранніх надмасивних чорних дір. Астрофізики припускають, що первинні чорні діри у ранньому Всесвіті формувалися в областях з високою щільністю, де також зароджувалися гало темної матерії. Коли навколо них починав накопичуватися охолоджений газ, первинні чорні діри могли утворювати щільне ядро, в якому розпочалася акреція — процес падіння довколишньої матерії в чорну діру з великою швидкістю.
У результаті така область формувала надмасивну чорну діру, здатну до подальшого злиття з іншими об’єктами. Цю гіпотезу науковці сподіваються перевірити за допомогою детектування гравітаційних хвиль, які виникають під час злиття первинних чорних дір. Нові обсерваторії з дослідження гравітаційних хвиль, такі як телескоп Ейнштейна, допоможуть уточнити, наскільки ймовірно, що первинні чорні діри були основою для ранніх надмасивних. Ці дослідження дадуть можливість побачити Всесвіт на стадії його становлення, коли зароджувалися великі структури та надмасивні чорні діри.
Якими були чорні діри з раннього Всесвіту
🕳 За моделюванням астрофізиків, первинні чорні діри можуть проходити крізь Сонячну систему раз на 10 років, а цей процес можна фіксувати за коливаннями орбіти Марса.
🌞 А однією з причин, чому первинні чорні діри досі не спостерігали напряму, назвали те, що вони можуть ховатися всередині подібних на Сонце зір.
☁️ Іншою гіпотезою про походження надмасивних чорних дір є те, що вони виникли у ранньому Всесвіті внаслідок колапсу не однієї зорі, а цілої хмари.