Во как! Оказывается в ранней вселенной было намного больше черных дыр, чем это считалось ранее. И вот почему, но обо всём по порядку.
✔ Уважаемые подписчики и гости! Не понравилась статья — оставь комментарий, почему, понравилась — обязательно лайк!
Исходные данные.
Сверхмассивные черные дыры представляют собой одни из самых необычных объектов в космосе, их масса может превышать массу Солнца примерно в 1 миллиард раз. Известно, что эти объекты существуют на протяжении очень долгого времени.
Вообще говоря, астрономы выявили яркие компактные источники, находящиеся в центрах галактик, которые получили название квазары. Эти самые квазары представляют собой быстро растущие сверхмассивные черные дыры, а обнаружены они, когда возраст Вселенной был менее 1 миллиарда лет.
Существует совсем новое исследование, опубликованное, кстати говоря, в очень авторитетном журнале. Дак вот в нем, умы учёных, использовали наблюдения с космического телескопа Хаббл, чтобы показать, что в ранней вселенной было намного больше черных дыр, чем считалось.
Думаю не для кого не секрет, что черные дыры увеличивают свои размеры, поглощая окружающий их материал, в явлении, называемом аккрецией. И вот этот процесс приводит к образованию огромных объемов излучения. Давление, создаваемое этим излучением, устанавливает критический предел для скорости, с которой черные дыры могут расти. Другими словами, она не будет расти быстрее, чем позволяет её масса и окружающая её материя.
И вот у ученых возникла сложная проблема: разгадать, как появились эти ранние массивные квазары. Но ведь не было же достаточно космического времени для их насыщения? Поэтому они либо развивались быстрее, чем это реально возможно, либо уже появились с поразительно внушительной массой.
Вопрос?
Но вот скажите, как возникают черные дыры? А я отвечу — существует несколько теорий.
Одна из них подразумевает, что первичные черные дыры могли образоваться вскоре после Большого взрыва. Эта гипотеза достаточно обоснована для менее массивных черных дыр, однако для формирования более крупных черных дыр в рамках стандартной космологии требуются совершенно иные механизмы.
Известно, точнее сказать, скорее всего, черные дыры на самом деле могут возникать на заключительных стадиях жизни некоторых массивных звезд, что подтверждается данными гравитационно-волновой астрономии. Эти черные дыры могут значительно увеличивать свою массу, если формируются в густых звездных скоплениях, где происходит слияние звезд и черных дыр. Именно такие "первоначальные стадии" черных дыр и могли бы стремительно расти.
Еще одним вариантом является образование черных дыр из так называемых "тяжелых семян", масса которых в тысячу раз превышает массу известных массивных звезд. Один из механизмов — "прямой коллапс", при котором ранние структуры невидимого вещества, такого как темная материя, удерживали бы газовые облака, препятствуя образованию звезд, что в свою очередь приводило к их коллапсу в черные дыры.
Однако только небольшая часть ореолов темной материи достигает размеров, необходимых для формирования таких семян, поэтому эта гипотеза работает лишь при условии, что ранние черные дыры являются крайне редкими.
Их слишком много.
На протяжении многих лет у нас складывалось ясное представление о количестве галактик, которые существовали в первый миллиард лет космической эпохи. Однако выявление черных дыр в этих галактиках представляло собой особо сложную задачу, поскольку можно было подтвердить существование лишь светящихся квазаров. Естественно потому что они яркие и светятся.
Хотя чёрные дыры растут за счёт поглощения окружающего вещества, этот процесс не равномерный — они «питаются» порциями, как младенец. Из-за этого их яркость колеблется. Учёные умы исследовали некоторые из наиболее ранних галактик на предмет изменений яркости в течение целых 15 лет, чтобы составить новый каталог чёрных дыр в этих галактиках.
И что выясняется, то, что в типичных ранних галактиках количество черных дыр значительно превышает наши прежние оценки!
Вот и другое исследование, уже с использованием космического телескопа Джеймса Уэбба, пришло к аналогичным выводам. В итоге было обнаружено больше черных дыр, чем могло образоваться только в результате прямого коллапса.
Оказывается, существует более редкий способ появления черных дыр, который одновременно учитывает наличие массивных и многочисленных «семян». Если в процессе гравитационного сжатия удается захватить много частиц темной материи, может измениться внутренняя структура, что предотвратит так называемое ядерное воспламенение.
Таким образом, рост этих структур мог длиться гораздо дольше, чем срок жизни обычной звезды, что сделало их более массивными. Однако, как и обычные звезды, эти «темные звезды» тоже не могут избежать коллапса, в результате которого образуются массивные черные дыры.
Теперь астрономы полагают, что подобные процессы способствовали формированию множества черных дыр, которые мы наблюдаем в зарождающейся вселенной.
