Як з'явилися перші величезні чорні діри: вчені знайшли підтвердження однієї з теорій

Учені виявили надмасивну чорну діру з раннього Всесвіту, яка існувала вже через 400 млн років після Великого вибуху. Дані спостережень вказують на те, що ця чорна діра могла з'явитися не внаслідок смерті однієї з перших зірок, а зовсім по-іншому, пише Universe Today.

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

Наразі астрономам відомо, що майже в кожній галактиці у Всесвіті (Чумацький Шлях не є винятком) у центрі розташована надмасивна чорна діра. Найцікавіше, що вчені виявили такі чорні діри навіть у найвіддаленіших галактиках, які розташовані за мільярди світлових років від нас, а це означає, що вони з'явилися через невеликий проміжок часу (за космічними мірками) після появи самого Всесвіту.

Виходить, що надмасивні чорні діри мають формуватися на найбільш ранніх етапах формування галактик. Можливо, ці об'єкти і є тією основою, навколо якої відбувається розвиток галактики. Але досі вчені точно не знають, як з'явилися найперші надмасивні чорні діри в ранньому Всесвіті.

Як з'явилися найперші надмасивні чорні діри?

З цього приводу існує дві основні теорії.

• Так звана теорія "світлового зародка" говорить про те, що перші чорні діри з'явилися внаслідок смерті перших зірок. Ці зірки дуже щільно розташовувалися в центрі перших галактик і вони, проживши дуже коротке життя, вибухнули надновими, і гравітація перетворила їх внаслідок стиснення на чорні діри. Ці чорні діри зоряної маси після цього почали стикатися одна з одною і в результаті з часом виросла надмасивна чорна діра.
• Так звана теорія "важкого зародка" говорить про те, що в центрі протогалактики дуже щільна ділянка з пилу і газу сама собою почала стискатися під дією гравітації і у такий спосіб з'явилася надмасивна чорна діра. Вона, найімовірніше, мала масу в 100 тисяч разів більшу, ніж у Сонця або навіть більшу, і тільки потім навколо цієї чорної діри почала формуватися справжня галактика.

Друга теорія може пояснити той факт, чому астрономи бачать так багато величезних чорних дір у молодих галактиках, але з іншого боку це порушує межу Еддінгтона. Коли матерія стискається для утворення зірки або навпаки чорної діри, то вона нагрівається, і світло, і тиск, що виникають у результаті, протидіють гравітації. Зрештою гравітація перемагає, але на це потрібен час. Перша теорія не порушує межу Еддінгтона, але не пояснює, як перші чорні діри так швидко змогли набрати величезну масу.

Нова чорна діра

Автори нового дослідження, опублікованого на сервері препринтів arXiv, повідомили про те, що вони знайшли в ранньому Всесвіті настільки величезну чорну діру, що її існування підтверджує теорію "важкого зародка".

Виявлена чорна діра під назвою UHZ1 є квазаром, тобто речовина навколо неї настільки швидко кружляє, і чорна діра настільки швидко її поглинає, що вона нагрівається з виділенням дуже яскравого випромінювання. Тому квазари вважаються найяскравішими об'єктами в космосі.

За рівнем яскравості квазара можна зрозуміти, яка маса чорної діри, що живить його. Вчені дійшли висновку, що вона становить від 40 до 70 млн мас Сонця. Але світло квазара також показало, що чорна діра існувала вже через 400 млн років після народження Всесвіту. Тобто це був той період, коли тільки почали формуватися перші зірки.

У якийсь спосіб UHZ1 за дуже короткий за космічними мірками проміжок часу вдалося набрати таку величезну масу. Вчені вважають, що версія з поступовим злиттям чорних дір зоряної маси малоймовірна.

Автори дослідження вважають, що поки що зарано робити поспішні висновки, але все ж таки нове відкриття дає надію на те, що один із головних секретів чорних дір може бути розкритий. І наразі, маючи лише один приклад такої чорної діри, все ж таки поки що це найкращий доказ другої з озвучених вище теорій про формування надмасивних чорних дір у ранньому Всесвіті.

Фокус уже писав про те, що вчені з'ясували, що з себе представляє відкрита тільки 2022 року найдальша зірка у відомому Всесвіті.