Введение

С момента начала наблюдений с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба в 2022 году, ученые столкнулись с загадкой, которая ставила под сомнение наши представления о формировании черных дыр. Недавние исследования приоткрыли завесу тайны, предложив новый взгляд на возникновение сверхмассивных черных дыр в ранней вселенной.

Загадка сверхмассивных черных дыр

Исследователи обнаружили, что сверхмассивные черные дыры существовали уже через 500 миллионов лет после Большого взрыва, что вызывает вопросы о том, как они могли образоваться так быстро. Обычно считается, что процесс формирования таких объектов занимает не менее одного миллиарда лет.

Праздник обжорства черных дыр

Команда ученых, возглавляемая Даксом Мехтой из Университета Мэйнута, предполагает, что в условиях ранней вселенной черные дыры могли переживать период «обжорства». Эти черные дыры, образовавшиеся всего через несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва, росли колоссальными темпами, достигая размеров в десятки тысяч раз больше нашего Солнца.

Исследование показало, что бурные и богатые газом условия в первых галактиках способствовали тому, что черные дыры входили в кратковременные фазы «супер-еддингтонского аккреции», превышая известный предел Эддингтона. Этот предел определяет, сколько вещества может падать на объект, прежде чем радиация, генерируемая аккрецией, отталкивает дальнейший материал.

Проблема роста черных дыр

Сверхмассивные черные дыры, массы которых достигают миллионов и даже миллиардов раз больше солнечной, находятся в центре всех крупных галактик современной вселенной. Однако вопрос о том, как они достигли таких размеров столь быстро, остается открытым. Исследователи сравнивают это с ситуацией, когда семья идет по улице с двумя шестифутовыми подростками и с маленьким шестилетним ребенком, который также оказывается столь же высоким.

Компьютерное моделирование и его результаты

Команда провела сложные компьютерные симуляции, которые показали, что черные дыры ранней вселенной могли быстро набирать массу в условиях плотного газа. Это открытие может помочь понять, начались ли сверхмассивные черные дыры как «легкие семена» (в 10-100 раз больше массы Солнца) или как «тяжелые семена» (до 100,000 раз больше массы Солнца).

Ранее считалось, что только тяжелые семена могли бы быстро расти до супер-массивных черных дыр, однако новые данные показывают, что даже обычные черные дыры могут расти с огромной скоростью в правильных условиях.

Будущее исследований

Исследования показывают, что ранняя вселенная была гораздо более хаотичной и бурной, чем это предполагалось ранее. Команда надеется, что в будущем новые наблюдения за гравитационными волнами, которые будут проводиться с помощью миссии Laser Interferometer Space Antenna (LISA), смогут предоставить дополнительные доказательства их теорий.

Заключение

Знания о том, как черные дыры образуются и растут в ранней вселенной, могут изменить наше понимание космоса. Ученые продолжают исследовать эту увлекательную тему, стремясь раскрыть все тайны, которые хранят черные дыры.