Учёные объяснили, как гигантские чёрные дыры появились на заре Вселенной

Космический телескоп «Джеймс Уэбб» помог астрономам приблизиться к разгадке одной из главных тайн ранней Вселенной.

Учёные пытаются понять, откуда взялись сверхмассивные чёрные дыры всего через несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва. Исследование было посвящено загадочным объектам Little Red Dots — «маленьким красным точкам», которые телескоп обнаружил в глубоком космосе.

Эти объекты выглядят как очень компактные источники красного света и не вписываются в классическую модель формирования галактик. Согласно стандартной теории, чёрные дыры должны расти постепенно: сначала массивная звезда взрывается, затем остаётся небольшая чёрная дыра, которая медленно набирает массу. Но «Джеймс Уэбб» увидел крупные объекты, появившиеся необъяснимо рано, сообщает Hi-Tech Mail

Учёные из Техасского университета сравнили наблюдения с компьютерными моделями и пришли к выводу, что данные лучше всего соответствуют сценарию так называемых «тяжёлых семян». В этом случае чёрная дыра появляется практически сразу при прямом коллапсе гигантских облаков водорода и гелия, минуя стадию звезды, и ничто не ограничивает её массу. Для таких объектов исследователи используют аббревиатуру DCBH — «самородная чёрная дыра».

При моделировании учёные использовали суперкомпьютеры. Симуляции начинались с условий, существовавших примерно через 500 тысяч лет после рождения Вселенной. Без современных вычислительных мощностей решить такую задачу было бы невозможно.

Некоторые древние чёрные дыры оказались массивнее самих галактик, в которых они находятся. Обычно даже сверхмассивная чёрная дыра в центре галактики весит не более 0,5% от массы всех звёзд системы. В случае с «маленькими красными точками» чёрные дыры были тяжелее в десятки или даже сотни раз. Авторы предложили для таких объектов новый термин — «галактика с непропорционально массивной чёрной дырой».

Звёзды первого поколения были массивными и недолговечными, многие из них взрывались как мощные сверхновые. Эти взрывы вместе с чёрными дырами подавляли образование новых звёзд, что помогало усугублять неравномерное соотношение между массой чёрной дыры и звёздной массой в ранних галактиках.