Первые черные дыры выросли из «тяжелых семян» еще до формирования галактик
Уже не первый десяток лет астрофизики бьются над проблемой сверхмассивных черных дыр, а точнее — над вопросом, благодаря каким механизмам они появились уже через сотни миллионов лет после Большого взрыва. И новейшее исследование, проведенное с помощью телескопа «Уэбб», по-видимому, несколько приблизило ученых к разгадке тайны. Не исключено, что объекты массой в миллионы Солнц выросли из своеобразных «тяжелых семян».
Наблюдения показывают, что черные дыры растут постепенно, «питаясь» объектами, которые приблизились к горизонту событий, или сливаясь друг с другом. Но в ранней Вселенной у них просто не было ни времени, ни достаточного количества «пищи», чтобы разрастись до миллионов, а иногда и сотен миллионов солнечных масс. Лишь появление космического телескопа «Уэбба», способного заглядывать в инфракрасном диапазоне в самые удалённые (а значит — древние) уголки космоса, дало возможность на практике, а не в теории нащупать решение этого противоречия.
В новом исследовании ученые исследовали некоторые из самых ранних сверхмассивных черных дыр — многим из них с точки зрения земных наблюдателей не исполнилось и миллиарда лет. И впервые были найдены явные признаки того, что эти гиганты выросли из особого типа объектов — «тяжелых семян».
Другими словами, зародыши первых черных дыр были гораздо тяжелее, чем в современности, что на порядок ускоряло процесс их «сборки». А обнаружить доказательства такого механизма удалось благодаря беспрецедентной точности космического телескопа: он впервые смог на расстоянии в миллиарды световых лет отделить свечение звезд от квазаров (аккреционных дисков сверхмассивных черных дыр), что позволило прочертить между ними четкую границу и провести по-настоящему точное компьютерное моделирование.
Шесть квазаров были таким образом «располовинены»: компьютер определил, сколько доходящего до нас света принадлежит звездам, составляющих основной объем галактик, а сколько — аккреционным дискам сверхмассивных черных дыр. И выяснилось, что масса последних в среднем составляет невероятные 10% от общей массы окружающих их галактик. Для сравнения: масса Стрельца А* — черной дыры в центре нашей Галактики — меньше 0,1% от совокупной массы звезд Млечного Пути.
Этот факт может ускорить получение долгожданного ответа на вопрос: что было раньше — сверхмассивные черные дыры в центрах галактик или сами галактики? Судя по зачаточному состоянию галактик в то время, когда черные дыры уже представляли из себя сверхмассивных монстров, первая версия вероятней.
Тем не менее даже данное открытие до конца не объясняет ускоренный рост первых черных дыр. Возможно, он даже несколько усложняет его: чем они питались, если вокруг почти не было звезд? Возможно, определенную роль здесь играет темная материя. В том числе уплотненная сверх меры — признаки существования которой обнаружил недавно все тот же «Уэбб». В любом случае, изучение истоков нашей Вселенной активно продолжается.
