У 50 мільйонів разів важча за Сонце: виявлена чорна діра порушує правила Всесвіту
Астрономів спантеличила чорна діра масою 50 мільйонів мас Сонця в галактиці, де майже немає зірок. Учені вважають, що це може бути первинна чорна діра, яку ніколи раніше не бачили.
Коли астрономи спостерігають за раннім Всесвітом, вони не очікують побачити повністю сформовані галактики. Там мають бути маленькі галактики з молодими зірками і з невеликими чорними дірами, що ростуть. Але за допомогою космічного телескопа Вебб астрономи виявили гігантську чорну діру, яка існує в галактиці майже одна, практично без зірок навколо неї. Існування цієї чорної діри кидає виклик теорії про те, як народжуються чорні діри. Можливо, деякі чорні діри могли утворитися ще до появи зірок. Дослідження опубліковано на сервері препринтів arXiv, пише Interesting Engineering.
У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!
Чорні діри і зірки тісно пов'язані
Згідно з існуючою теорією, чорні діри і зірки тісно пов'язані. Зірки утворюються з газових хмар, і лише після смерті масивних зірок з'являються чорні діри. Згодом ці чорні діри ростуть, харчуючись газом і зливаючись з іншими чорними дірами. Цей процес потребує мільярдів років, щоб з'явилася гігантська чорна діра і астрономи намагаються зрозуміти, яким чином надзвичайно масивні чорні діри існували вже за кілька сотень мільйонів років після Великого вибуху. Тепер вони виявили ще один загадковий об'єкт, який порушує правила формування галактик у Всесвіті.
Загадкова чорна діра
За допомогою космічного телескопа Вебб астрономи виявили дивну галактику, названу Abell 2744-QSO1, яка існувала 13,1 млрд років тому, тобто через 700 млн років після Великого вибуху. Виявилося, що в цій галактиці знаходиться величезна чорна діра, маса якої в 50 мільйонів разів більша за масу Сонця. Найцікавіше, що в цій галактиці майже немає зірок.
Ця ситуація являє собою велику загадку, адже вважається, що спочатку формуються зірки в галактиці, а потім з'являються чорні діри. Також вважається, що галактики ростуть разом із центральними чорними дірами, але тут виявлено протиріччя: є величезна чорна діра, навколо якої майже немає зірок, а отже, галактика ще не повністю сформована. У цій галактиці занадто мало зоряної маси, щоб пояснити наявність такої величезної чорної діри.
Можливо, це чорна діра, яку ніколи ще не бачили
Астрономи для вирішення цієї загадки звернулися до гіпотези, запропонованої в 1970-х роках фізиком Стівеном Гокінгом, згідно з якою в ранньому Всесвіті могли існувати первинні чорні діри. Але їх ще ніхто ніколи не бачив.
Замість того, щоб з'явитися внаслідок смерті масивних зірок, первинні чорні діри могли виникнути безпосередньо внаслідок екстремальних змін щільності у Всесвіті незабаром після Великого вибуху. Більшість таких чорних дір повинні були бути крихітними і недовговічними. Але є ймовірність, що деякі з них могли зберегтися і вирости в набагато більші чорні діри, такі як у галактиці Abell 2744-QSO1.
Астрономи створили моделі, які показали, як газ поводиться навколо первісної первинної чорної діри, як зірки можуть пізніше формуватися поблизу та як речовина померлих зірок може живити об'єкт, що зростає.
Вчені порівняли отримані результати зі спостереженнями за виявленою чорною дірою і знайшли багато збігів. Їхні передбачення щодо кінцевої маси чорної діри збігаються з тим, що в реальності спостерігали астрономи. Тому автори дослідження кажуть, що можливість наявності масивних первинних чорних дір у ранньому Всесвіті стає більш допустимою.
Моделювання показує, що первинні чорні діри дійсно могли бути життєздатним джерелом для виявленої гігантської чорної діри.
Але, за словами астрономів, найбільші надмасивні чорні діри в стандартних симуляціях первинних чорних дір зазвичай мають масу близько 1 мільйона мас Сонця, але виявлено чорну діру з у 50 разів більшою масою. Первинні чорні діри могли утворитися в щільних групах у ранньому Всесвіті, що дало їм змогу зливатися одна з одною і набирати масу досить швидко.
Але є ще одна проблема. Для утворення первинних чорних дір можуть знадобитися інтенсивні спалахи високоенергетичного випромінювання, наприклад, від вибуху прилеглої зірки, але такого джерела випромінювання поки не виявлено.
Чорна діра в галактиці Abell 2744-QSO1 може бути продуктом злиття первинних чорних дір, але це ще належить довести.
Як уже писав Фокус, на пасажирські літаки чекає катастрофа через загрозу з космосу, попереджають учені.