Как появились первые огромные черные дыры: ученые нашли подтверждение одной из теорий

Ученые обнаружили сверхмассивную черную дыру из ранней Вселенной, которая существовала уже через 400 млн лет после Большого взрыва. Данные наблюдений указывают на то, что эта черная дыра могла появиться не в результате смерти одной из первых звезд, а совсем по-другому, пишет Universe Today.

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

Сейчас астрономам известно, что почти в каждой галактике во Вселенной (Млечный Путь не является исключением) в центре находится сверхмассивная черная дыра. Самое интересное, что ученые обнаружили такие черные дыры даже в самых далеких галактиках, которые находятся в миллиардах световых лет от нас, а это значит, что они появились через небольшой промежуток времени (по космическим меркам) после появления самой Вселенной.

Получается, что сверхмассивные черные дыры должны формироваться на самых ранних этапах формирования галактик. Возможно, эти объекты и являются той основой, вокруг которой происходит развитие галактики. Но до сих пор ученые точно не знают, как появились самые первые сверхмассивные черные дыры в ранней Вселенной.

Как появились самые первые сверхмассивные черные дыры?

На этот счет существует две основные теории.

• Так называемая теория "светового зародыша" говорит о том, что первые черные дыры появились в результате смерти первых звезд. Эти звезды очень плотно располагались в центре первых галактик и они, прожив очень короткую жизнь, взорвались сверхновыми, и гравитация превратила их в результате сжатия в черные дыры. Эти черные дыры звездной массы после этого начали сталкиваться друг с другом и в результате со временем выросла сверхмассивная черная дыра.
• Так называемая теория "тяжелого зародыша" говорит о том, что в центре протогалактики очень плотный участок из пыли и газа сам по себе начал сжиматься под действием гравитации и таким образом появилась сверхмассивная черная дыра. Она скорее всего, имела массу в 100 тысяч раз больше, чем у Солнца или даже больше, и только затем вокруг этой черной дыры начала формироваться настоящая галактика.

Вторая теория может объяснить тот факт, почему астрономы видят так много огромных черных дыр в молодых галактиках, но с другой стороны это нарушает предел Эддингтона. Когда материя сжимается для образования звезды или наоборот черной дыры, то она нагревается, и возникающие в результате свет и давление противодействуют гравитации. В конце концов гравитация побеждает, но на это нужно время. Первая теория не нарушает предел Эддингтона, но не объясняет, как первые черные дыры так быстро смогли набрать огромную массу.

Новая черная дыра

Авторы нового исследования, опубликованного на сервере препринтов arXiv, сообщили о том, что они нашли в ранней Вселенной настолько огромную черную дыру, то ее существование подтверждает теорию "тяжелого зародыша".

Обнаруженная черная дыра под названием UHZ1 является квазаром, то есть вещество вокруг нее настолько быстро кружит, и черная дыра настолько быстро его поглощает, что оно нагревается с выделением очень яркого излучения. Поэтому квазары считаются самыми яркими объектами в космосе.

По уровню яркости квазара можно понять, какая масса питающей его черной дыры. Ученые пришли к выводу, что она составляет от 40 до 70 млн масс Солнца. Но свет квазара также показал, что черная дыра существовала уже через 400 млн лет после рождения Вселенной. То есть это был тот период, когда только начали формироваться первые звезды.

Каким-то образом UHZ1 за очень короткий по космическим меркам промежуток времени удалось набрать такую огромную массу. Ученые считают, что версия с постепенным слиянием черных дыр звездной массы маловероятна.

Авторы исследования считают, что пока рано делать поспешные выводы и тем не менее новое открытие дает надежду на то, что один из главных секретов черных дыр может быть раскрыт. И на данный момент, имея только один пример такой черной дыры, все же пока это лучшее доказательство второй из озвученных выше теорий о формировании сверхмассивных черных дыр в ранней Вселенной.

Фокус уже писал о том, что ученые выяснили, что из себя представляет открытая только в 2022 году самая далека звезда в известной Вселенной.