DigitalArtSpace

Исследователи, изучающие раннюю Вселенную, обычно предполагают наличие небольших галактик, молодых звёзд и чёрных дыр, находящихся в процессе формирования. Тем не менее, последние наблюдения, сделанные с использованием космического телескопа «Джеймс Уэбб» (JWST), показали необычный объект — массивную чёрную дыру, существующую практически изолированно и окружённую незначительным количеством звёзд.

Объект был найден в галактике Abell 2744-QSO1, которая существовала примерно через 700 миллионов лет после Большого взрыва. К тому времени масса чёрной дыры уже достигала около 50 миллионов масс Солнца. Красное смещение Abell 2744-QSO1 составляет 6.82, что соответствует эпохе реионизации – периоду во Вселенной, когда нейтральный водород начал ионизироваться под воздействием излучения первых звёзд и галактик. Наличие подобного объекта в столь ранний период ставит под вопрос общепринятые модели формирования чёрных дыр и указывает на вероятность того, что некоторые из них могли возникнуть ещё до образования первых звёзд.

В рамках общепринятой астрофизической модели чёрные дыры и звёзды неразрывно связаны. Звёзды возникают из сжимающихся газовых облаков, а чёрные дыры формируются впоследствии, когда наиболее массивные звёзды заканчивают своё существование. По мере развития чёрные дыры увеличиваются в размерах, аккрецируя материю и объединяясь с другими чёрными дырами. Этот процесс занимает продолжительное время, что затрудняет объяснение астрономами возникновения сверхмассивных чёрных дыр на ранних этапах эволюции Вселенной.

Проблема заключается в том, что в галактике QSO1 наблюдается дефицит звёздной массы, что не позволяет объяснить наличие столь массивной чёрной дыры. Исследователи полагают, что это указывает на принципиальное противоречие: чёрная дыра, судя по всему, значительно увеличилась в размерах, не будучи окружённой развитой галактикой.

Чтобы понять этот феномен, исследователи рассмотрели гипотезу о первичных чёрных дырах (primordial black holes, PBHs), впервые предложенную в 1970-х годах Стивеном Хокингом и Бернардом Карром. В отличие от чёрных дыр, формирующихся из звёзд, первичные чёрные дыры потенциально могли возникнуть непосредственно из резких изменений плотности вещества в ранней Вселенной, вскоре после Большого взрыва. Если такие объекты и образовались, то большинство из них должны были быть очень маленькими и недолговечными.

Исследователи из группы Боюаня Лю, сотрудника Кембриджского университета, провели усовершенствованные симуляции, чтобы определить, способны ли некоторые из первых чёрных дыр оставаться жизнеспособными и интенсивно увеличиваться в размерах при конкретных условиях. В ходе моделирования был учтен процесс поведения газа вблизи первичной чёрной дыры, формирование звёзд в окружающей среде и поступление вещества от взрывов звёзд обратно в чёрную дыру. Полученные результаты симуляций демонстрируют соответствие с данными, полученными с помощью телескопа JWST для галактики QSO1, не только в отношении конечной массы чёрной дыры, но и в отношении небольшого количества звёзд и химического состава (обычные симуляции формирования первичных чёрных дыр редко приводят к образованию объектов с массой, превышающей миллион солнечных масс, что существенно меньше массы чёрной дыры в QSO1).

Хотя полученные данные не подтверждают, что чёрная дыра в QSO1 возникла как первичная, они указывают на совместимость такого сценария с фактическими наблюдениями. В перспективе исследователи намерены доработать свои модели и сопоставить их с результатами, полученными телескопом JWST.

Нахождение большего числа галактик, аналогичных QSO1, может послужить значимым подтверждением того, что некоторые из самых массивных чёрных дыр во Вселенной не являются результатом эволюции звёзд, а сформировались в ранние эпохи её существования. Тем не менее, для обоснования этой гипотезы предстоит разрешить ряд задач, в частности, выяснить, каким образом первичные чёрные дыры смогли достичь таких внушительных размеров.

Похожие статьи

Новый алгоритм Дарвина-Гёделя учит искусственный интеллект самостоятельно программировать.

В США производят эффективные процессоры: тайванские чипы TSMC возвращаются на родину для завершения производства.

В продаже — новая Lada Granta с увеличенным дорожным просветом

Новые модели Kia могут появиться на российском рынке.

Недорогой аналог Toyota Camry с пробегом более 2000 км завоевал популярность

Рамный внедорожник BAW 212 T01 с мощным двигателем: «Китайский УАЗ» с комфортом.