Радиотелескоп Square Kilometer Array, появившийся в южном полушарии, позволит нам увидеть облака газа, схлопывающиеся в сверхмассивные черные дыры, задолго до образования звезд и галактик.
Каждая масса, как обнаружил Альберт Эйнштейн, теряется в пространстве-времени. Когда в одном месте накоплено достаточно материи, пространство-время коллапсирует в черную дыру, из которой ничто не может вырваться, даже свет - отсюда и название. Черные дыры звездной массы образуются после взрыва массивных звезд.
Однако черные дыры с массой в миллионы звезд прячутся в центрах галактик. Расчеты астрофизиков показывают, что они образовались не в результате столкновений более мелких черных дыр. На формирование такой черной дыры потребуется гораздо больше времени, чем 700 миллионов лет - и именно так исследователи оценивают возраст самых молодых сверхмассивных черных дыр. Ученые считают, что они образовались, когда огромные облака газа схлопнулись непосредственно перед тем, как образовать звезды.
Это научная гипотеза и, как и любая гипотеза, должна быть проверена. Совсем скоро это станет возможным.
Как обнаружить, что материя превратилась в черную дыру?
По законам физики такой коллапс газов в сверхмассивные черные дыры должен сопровождаться излучением, в том числе радиоволнами. Недавно опубликованные исследования показывают, что новые телескопы смогут наблюдать это явление.
Теоретически они смогут увидеть их, например, телескоп «Джеймс Уэбб», который выйдет на орбиту в конце этого года. Недавно он прибыл на космодром во Французской Гвиане, откуда будет запущен в космос, где будет проводить инфракрасные наблюдения. Однако наблюдать образование черной дыры будет чрезвычайно сложно и возможно только в том случае, если вспышка инфракрасного излучения, сопровождающая это событие, будет чрезвычайно сильной.
Намного легче будет наблюдать радиоизлучение, сопровождающее образование сверхмассивных черных дыр. Они испускаются обломками материи, которые образуют вращающийся диск вокруг черной дыры. Его скорость настолько велика, что материя начинает излучать радиоволны.
Квазары - сверхмассивные черные дыры в центрах галактик - также обнаруженные с помощью радионаблюдений
Таким образом были открыты первые сверхмассивные черные дыры. В 1960-х годах было обнаружено, что некоторые сильные источники радиоволн приходят из центров далеких галактик. Их назвали квазарами (сокращенно от квазизвездного радиоисточника). Сегодня астрофизики считают, что эти источники должны быть облаками материи, кружащимися вокруг сверхмассивных черных дыр.
Обнаружить рождение сверхмассивных черных дыр, образовавшихся до рождения звезд, будет намного сложнее. Вселенная постоянно расширяется, поэтому поиск более старых сигналов с самого начала ее существования - сложная задача. Вам нужно поймать сигнал, который доходит до нас с очень большого расстояния.
Как утверждают исследователи в своей новой работе, Square Kilometer Array справится с этой задачей. Это планируемая сеть радиотелескопов с антеннами на площади в один квадратный километр в Австралии и Южной Африке.
В 2020 году Международный центр радиоастрономических исследований (ICRAR) завершил семилетнюю подготовку к строительству сети радиотелескопов. Первые наблюдения можно ожидать в 2027 году. Возможно, тогда мы узнаем, как образовались черные дыры с массами в миллионы звезд.
Источники: ArXiv, Universe Today