Возможно, новая теория позволит человечеству подойти на шаг ближе к разгадке о главной тайне черных дыр.
На текущий момент существуют две широко известные разновидности черных дыр: черные дыры звездной массы, которые меньше и образуются, когда большая светило «падает в себя» через взрыв сверхновой; и сверхмассивные черные дыры, которые образуются в результате загадочных обстоятельств. Последний тип черных дыр пока является загадкой для ученых, но последнее исследование в этой области проливает свет на тайну.
По мнению физиков-теоретиков, вся ранняя Вселенная была пронизана сверхмассивными черными дырами, способными накапливать газ и пыль, которые впоследствии превратились в галактики в том виде, в котором они существуют сегодня. Главный вопрос: как могли появиться первые черные дыры, если вокруг не было звезд, из которых они могли бы родиться?
Фактически загадка представляет собой ответ на парадоксальный вопрос о «курице и яйце». Новое исследование, опубликованное в Astrophysical Journal Letters, демонстрирует модель того, как эти объекты могли формироваться без звезд, чему ранее не было никакого реального научного объяснения.
Шантану Басу, профессор физики и астрономии в Западном канадском университете в Онтарио объясняет, что модель основана на альтернативной идее о том, что приводит к прекращению роста черных дыр.
С одной стороны, существует модель «коллапсара». В этом случае «гравитационный коллапс останавливается интенсивным тепловым и радиационным давлением, которое генерируется в центре коллапсирующего газового фрагмента, также известного как звезда». С другой стороны, существует так называемый «прямой коллапс». Он основывается на предположении, что сверхмассивные черные дыры могут образоваться очень быстро в течение чрезвычайно короткого периода времени, а затем практически мгновенно останавливаются.
Сразу после Большого взрыва у молодой Вселенной было очень много разреженного газа и пыли, только что разлетевшиеся по всему пространству-времени. Некоторые из них накапливаются в такие огромные «шарики», что они коллапсируют в ультраплотные тела, которые на месте образуют черные дыры. Они начинают «питаться» свежим газом и пылью молодой Вселенной без какого-либо предохранителя давления – нагнетают вещество практически бесконечно. В конце концов, излучение, создаваемое всеми этими черными дырами и другими новорожденными звездами во Вселенной, прекращает их массовое распространение и рост, оставляя то, что мы сейчас называем сверхмассивными черными дырами
Иными словами, в течение первых 800 миллионов лет после Большого взрыва черные дыры возникли и росли очень-очень быстро, а затем внезапно прекратили рост.
Новая статья на самом деле не исследует формирование черных дыр напрямую. Она выдвигает модель, которая объясняет, как карта сверхмассивных черных дыр выглядит во Вселенной. Такое распределение лучше всего работает с моделью прямого коллапса раннего образования черной дыры.
Конечно, «прямой коллапс» – это пока лишь теория. Шантану Басу надеется, что будущие исследования могут продвинуться вперед с этими результатами, чтобы больше узнать об истории роста этих невероятно массивных тел, а также подтвердить или опровергнуть идею прямого коллапса. Тот факт, что ученые, наконец, смогли их изобразить, означает, что человечество стало на шаг ближе к разгадке.
