Существование гигантских черных дыр в очень ранней Вселенной бросает вызов нашим предположениям об образовании и росте черных дыр. Новое исследование предполагает, что эти монстры, возможно, возникли в самые ранние эпохи Большого взрыва.
В течение многих лет астрономы были обеспокоены наблюдениями за взрослыми сверхмассивными черными дырами еще до того, как Вселенной исполнился миллиард лет. Это сложная задача, потому что, насколько нам известно, единственный способ формирования черных дыр — это смерть массивных звезд. И единственный путь их роста — это либо слияния, либо накопление материала. Согласно этим известным механизмам, наблюдаемым черным дырам, масса которых в сотни миллионов раз превышает массу Солнца, чрезвычайно трудно сформироваться так быстро.
Поэтому астрономы уже давно пытаются найти другой способ объяснить, как эти гигантские черные дыры выходят на космическую сцену. В новой статье группа исследователей указывает на, казалось бы, маловероятный сценарий: первые микросекунды Большого взрыва.
В 1970-х годах Стивен Хокинг выдвинул гипотезу, что турбулентные эпохи невероятно ранней Вселенной могли привести к спонтанному коллапсу материи и образованию черных дыр. Эти оригинальные черные дыры могут существовать и по сей день, и астрономы даже зашли так далеко, что предположили, что эти черные дыры объясняют темную материю.
Но наблюдения существенно ограничили популяции первичных черных дыр. Они просто не могут быть основным компонентом Вселенной, иначе мы бы уже увидели доказательства их существования.
Однако в новой работе исследователи отмечают, что они не обязательно должны быть общими, чтобы образовать зародыши сверхмассивных черных дыр. Они могут быть невероятно редкими, составляя менее 1% от общей массы Вселенной. Однако, когда они формируются в ранней Вселенной, они могут медленно накапливать новый материал и со временем сливаться вместе, особенно в первые несколько сотен миллионов лет, когда галактики впервые формируются.
Этот сценарий означало бы, что гигантские черные дыры образовались бы не после появления первых звезд, а параллельно им. Когда появляются звезды и галактики, черные дыры уже полностью выросли.
Исследователям удалось найти сценарий, который мог бы объяснить наблюдаемую популяцию гигантских черных дыр в ранней Вселенной. Однако это только первый этап исследования. Следующим шагом будет уточнение этих моделей и интеграция их в более детальное моделирование эволюции ранней Вселенной, чтобы увидеть, насколько правдоподобен этот сценарий.
