Чорні діри з їх величезним гравітаційним тяжінням, з якого не може вийти навіть світло, є однією з найбільш заплутаних таємниць нашого розгалуженого Всесвіту. Незважаючи на багаторічні дослідження, чорні діри залишаються в основному загадковими. Міжнародна група вчених знайшла нову інформацію за допомогою космічного телескопа Хаббла NASA.
Експерти зробили приголомшливе відкриття: у ранньому Всесвіті більше чорних дір, ніж повідомлялося раніше. Дослідження проливає нове світло на створення надмасивних чорних дір.
Народження надмасивних чорних дір
Дослідження було проведено дослідниками кафедри астрономії Стокгольмського університету, провідної установи у дослідженні космічних явищ. Фахівці вирушили на незвідані території космосу, висвітлюючи найтемніші куточки Всесвіту. Мета полягала в тому, щоб заповнити давні прогалини в нашому розумінні формування та еволюції чорних дір.
Всебічне дослідження показало, що несподівано велика кількість чорних дір існувала в кількох галактиках менш ніж через мільярд років після Великого вибуху, що кидає виклик попереднім теоріям про ранній Всесвіт. Ці надмасивні чорні діри, кожна з яких важить понад мільярд сонць, викликають інтригуючі питання щодо їх швидкого утворення та надзвичайного зростання.
«Багато з цих об’єктів, здається, більш масивні, ніж ми спочатку думали, що вони могли бути в такі ранні часи – або вони утворилися дуже масивними, або вони росли надзвичайно швидко», – пояснила співавтор дослідження Еліс Янг зі Стокгольмського університету.
Чорні діри після Великого вибуху
Невдовзі після Великого вибуху Всесвіт був щільним, гарячим місцем, наповненим первісною матерією. Коли ця речовина почала охолоджуватися і злипатися, чорні діри, ймовірно, утворилися внаслідок колапсу перших масивних зірок, відомих як зірки Популяції III.
Ці зірки були більшими за будь-які зірки, які ми спостерігаємо сьогодні, і їхня смерть призвела до утворення ранніх чорних дір.
Деякі чорні діри, утворені в цю епоху, могли швидко зрости через акрецію газу або злиття з іншими чорними дірами, що призвело до утворення надмасивних чорних дір. Вважається, що ці перші надмасивні чорні діри живлять квазари, яскраві об’єкти, які знаходяться в центрах галактик.
Відкриття квазарів приблизно 13 мільярдів років тому свідчить про те, що маси деяких чорних дір у мільйони до мільярдів разів перевищували масу Сонця на досить ранньому етапі історії Всесвіту.
Розгадка таємниці чорної діри
Досліджуючи популяцію слабких галактик під час зародження Всесвіту, вчені виявили зміни в яскравості галактик. Ці варіації вважаються ознаками чорних дір. Хоча попередні методи не змогли ідентифікувати існування цих чорних дір, методи команди Стокгольмського університету виявилися набагато показовішими. Отримані дані свідчать про те, що деякі чорні діри могли утворитися внаслідок колапсу масивних незайманих зірок протягом першого мільярда років існування Всесвіту.
Ці типи зірок однозначно пов’язані з раннім Всесвітом, оскільки зірки пізнішого покоління забруднені залишками зірок, які раніше жили та померли.
Уявлення про утворення чорних дір
Інші припущення щодо утворення чорних дір включають колапс газових хмар, злиття зірок у великі кластери та так звані «первісні» чорні діри, які утворилися в перші кілька секунд після Великого вибуху. Нове уявлення про утворення чорних дір сприяє побудові більш точних моделей утворення галактик.
«Механізм утворення ранніх чорних дір є важливою частиною загадки еволюції галактик», — зазначив провідний автор дослідження Метью Хейс. «Разом із моделями того, як чорні діри ростуть, розрахунки еволюції галактик тепер можна поставити на більш фізично вмотивовану основу, з точною схемою того, як чорні діри виникли в результаті колапсу масивних зірок».
Космічний телескоп Джеймса Вебба
Астрономи всього світу продовжуватимуть використовувати потужність таких телескопів, як космічний телескоп Джеймса Вебба НАСА, щоб шукати чорні діри, які утворилися незабаром після Великого вибуху, і проливати світло на їхні захоплюючі та невловимі властивості.
Ці обсерваторії наступного покоління з їхньою безпрецедентною чутливістю розширять межі того, що ми знаємо, допомагаючи нам розкрити секрети зростання чорних дір і роль, яку вони відіграють у формуванні галактик. Дослідження опубліковано в The Astrophysical Journal letters.
