Древняя черная дыра бросает вызов нашему пониманию ранней Вселенной: что обнаружили ученые

В центре почти каждой галактики существует огромная черная дыра с массой в миллионы и даже миллиарды масс Солнца. Когда и как в ранней Вселенной образовались эти огромные объекты, остается загадкой. Согласно исследованию, опубликованному в журнале Nature Astronomy, астрономы обнаружили древнюю сверхмассивную черную дыру, которая представляет собой серьезную проблему для астрофизиков, ведь эта черная дыра существовала на очень раннем этапе истории Вселенной. Хотя некоторые ученые утверждают, что наблюдение этих гигантских черных дыр опровергает теорию Большого взрыва, это поспешный вывод. Однако верно то, что существование очень ранних сверхмассивных черных дыр требует от астрономов переосмысления представления о ранней Вселенной, пишет Big Think.

Сверхмассивные черные дыры

Большинство черных дыр появляется, когда умирают очень массивные звезды, которые сжимаются под действием собственной гравитации. Черные дыры звездной массы обычно имеют в 5-100 раз большую массу, чем Солнце. Но сверхмассивные черные дыры в центрах галактик намного больше. Например, черная дыра Стрелец А* в центре Млечного Пути имеет массу, которая в 4,3 млн раз больше массы Солнца. Но самой тяжелой сверхмассивной черной дырой сейчас считается TON 618. Ее масса в 66 млрд раз больше массы нашей родной звезды.

Как образовались эти гигантские черные дыры, остается загадкой. Хотя одна из теорий говорит, что они возникли в результате слияния черных дыр звездной массы. Но трудно представить, чтобы с момента возникновения Вселенной 13,8 млрд лет назад прошло достаточно времени, чтобы произошло достаточное количество слияний, которые могли бы объяснить наблюдаемое распределение сверхмассивных черных дыр. И еще труднее представить, что гигантские черные дыры могли образоваться на ранних стадиях истории Вселенной.

Огромная черная дыра из ранней Вселенной

С помощью космических телескопов Уэбб и Чандра астрономы обнаружили в центре древней галактики, которая уже существовала через несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва, огромную черную дыру.

Астрономы удивились, когда выяснили, что масса черной дыры примерно такая же, как масса всех звезд в этой галактике. Для сравнения, масса сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути составляет всего примерно 0,1% массы всех звезд галактики.

Учитывая то, что эта древняя сверхмассивная черная дыра образовалась так быстро после возникновения Вселенной, она не могла возникнуть в результате слияния черных дыр звездной массы. Значит существовал другой механизм ее появления.

Что говорит новая гипотеза?

Ученые создали моделирование, которое показало, что на ранних этапах истории Вселенной гигантские облака газа могли сжиматься сразу в очень большие черные дыры. Масса таких дыр могла быть больше массы Солнца примерно в 100 тысяч раз. Астрофизики предполагают, что эти черные дыры превратились в сверхмассивные черные дыры в результате слияния между собой и за счет поглощения газа из окружающего космоса.

Пока что это единственная древняя галактика в ранней Вселенной, в которой была обнаружена сверхмассивная черная дыра, но ученые считают, что смогут обнаружить и другие подобные объекты. Результате исследования помогут астрофизикам лучше понять, что именно происходило, когда Вселенной было всего несколько сотен миллионов лет. Например, до сих пор нет точных ответов на следующие вопросы:

• Что появилось раньше: сверхмассивные черные дыры или галактики?
• Притянула ли к себе галактики близлежащий внегалактический газ, который создал условия, позволившие сформироваться сверхмассивным черным дырам?
• Или сначала образовались черные дыры, которые втянули в себя газ, из которого образовались звезды и галактики?
• Как тепло, выделяемое газом, проникающим в ранние черные дыры, повлияло на образование звезд?
• И какую роль в этом процессе сыграла темная материя?