Вчені розгадали одну з найбільших загадок Всесвіту, пов’язану з чорними дірами

Науковці вже декілька років намагаються розгадати одну із найбільших загадок Всесвіту: яким чином у найбільш ранні епохи існування космосу з’явилися надмасивні чорні діри? Для того, щоб вирости до величезних розмірів, їм знадобилися б сотні мільйонів, а може, й мільярди років. А проте, ці чорні діри існували настільки рано, що їхню появу досі намагаються пояснити астрономи.

Автори нового дослідження, опублікованого на сервері препринтів arXiv, пропонують свою теорію, яка полягає в тому, що для створення надмасивних чорних дір потрібні вибухи великої кількості маленьких чорних дір. Про це пише Life Science.

Численні спостереження за космосом, особливо за допомогою космічного телескопа Вебб, надали вченим неспростовні докази того, що в ранньому Всесвіті було багато чорних дір з дуже великою масою.

Чорні діри астрономи не можуть побачити напряму, а тому проводять спостереження за квазарами. Це найяскравіші об'єкти в космосі, які створюються надмасивною чорною дірою, коли та дуже активно поглинає матерію. Коли матерія нагрівається, то виділяється величезна кількість енергії, тому світло квазарів може перекрити світло всіх зірок їхніх рідних галактик.

Відомо, що найстаріший відомий квазар існував, коли Всесвіту було всього кілька сотень мільйонів років. Це означає, що в цей період існували й надмасивні чорні діри. Однак це суперечить нинішньому розумінню того, як формуються і ростуть галактики.

Астрономи зараз знають, що для створення чорної діри необхідно, щоби померла дуже масивна зірка. Але в цьому випадку з’являється чорна діра зоряної маси, яка важча за Сонце всього в кілька разів. Щоб з’явився квазар, чорна діра повинна мати масу в мільйони разів більшу за масу Сонця.

Але квазари існували так рано в історії Всесвіту, що для формування надмасивних чорних дір просто не вистачило б часу. Тобто минуло надто мало часу, щоб перші зірки померли, перетворилися на маленькі чорні діри, а потім останні злилися із собі подібними об'єктами й сформували надмасивну чорну діру.

Автори нового дослідження вважають, що, можливо, появі величезних чорних дір сприяли крихітні чорні діри. Науковці припускають, що фізика в ранньому Всесвіті дозволила з’явитися величезній кількості крихітних чорних дір із хмар водню, які стиснулися під дією гравітації. Однак всі вони швидко зникли внаслідок випаровування шляхом випромінювання Гокінга. Водночас вони виділяли багато тепла, щоб утримувати величезні хмари водню від поділу на частини й перетворення цих згустків матерії на зірки. Вчені вважають, що через це гігантські газові хмари в дуже ранньому Всесвіті повільно стискалися і перетворювалися одразу ж на надмасивні чорні діри. Таким чином етап появи й смерті зірок був пропущений.

Нова теорія цікава тим, що під час пояснення існування надмасивних чорних дір у ранньому Всесвіті вчені не використовують додаткові, невідомі сили природи. Науковці продовжать своє дослідження і хочуть створити більш точне моделювання умов у дуже ранньому Всесвіті, щоб довести, що гігантські чорні діри могли з’явиться в такий спосіб. Також автори дослідження планують використати космічний телескоп Вебб, щоб знайти явища в космосі, які підтверджують їхню теорію.