Заглядывая в «ясли» ранней Вселенной, астрономы готовятся увидеть скромную картину: наброски будущих галактик, россыпи молодых звёзд да чёрные дыры, едва начавшие набирать вес. Новые данные, переданные космическим телескопом James Webb (JWST), спутали все карты.
Вместо ожидаемых «зародышей» приборы зафиксировали настоящего монстра — гигантскую чёрную дыру, дрейфующую в космической пустоте практически в одиночестве, без привычной свиты из миллиардов звёзд.а
Аномальный объект обнаружили в галактике Abell 2744-QSO1. По космическим меркам он возник почти мгновенно — всего через 700 млн лет после Большого взрыва, — но уже успел «отъестся» до массы, в 50 млн раз превышающей солнечную, за примерно 13 млрд лет.
Сам факт существования такого титана в столь юной Вселенной подрывает фундамент наших знаний о том, как вообще рождаются чёрные дыры. Находка заставляет всерьёз пересмотреть смелую, почти забытую гипотезу: возможно, тьма появилась раньше света, и чёрные дыры возникли до того, как зажглись первые звёзды.
«Это настоящая головоломка, ведь традиционная теория неумолима: сначала формируются звёзды, и лишь затем — или параллельно с ними — чёрные дыры», — разводит руками Боюань Лю, постдокторант Кембриджского университета и один из авторов исследования.
Читайте: Конец вечного расширения – Астрономы предсказали Вселенной «Большое сжатие»
Космический объект, нарушающий каноны
Классическая астрофизика диктует жёсткую последовательность событий, связывающую эволюцию звёзд и чёрных дыр.
Сперва из коллапсирующих газовых облаков должны родиться светила; затем, спустя эоны лет, самые массивные из них, выгорев дотла, схлопываются, порождая чёрные дыры.
Дальше начинается долгий путь, объекты набирают массу, жадно поглощая газ и сливаясь с себе подобными. Процесс этот небыстрый, и именно поэтому наличие сверхмассивных гигантов на заре времён — кость в горле для современных теоретиков.
Случай с родительской галактикой QSO1 лишь больше всё запутывает. Звёздной массы в ней критически мало. Получается парадокс: эта чёрная дыра умудрилась вырасти до огромных размеров, не потрудившись сначала «построить» вокруг себя нормальную галактику.
Она словно дом, возведённый без фундамента.
Проверка гипотезы, опередившей открытие
Пытаясь распутать этот клубок, учёные стряхнули пыль с идеи полувековой давности.
Речь о первичных чёрных дырах — концепции, предложенной в 1970-х Стивеном Хокингом и Бернардом Карром, но так и оставшейся в статусе красивой теории.
Суть в том, что для рождения таких объектов не нужна смерть звезды. Они могут возникать напрямую из сгустков материи экстремальной плотности в первые мгновения после Большого взрыва.
Считалось, правда, что большинство таких «первенцев» были бы крошечными и быстро испарялись. Но команда Боюаня Лю решила проверить: а что, если некоторые из них выжили и попали в идеальные условия для роста?
Исследователи создали сложные симуляции, воспроизводящие «диету» такой первичной дыры. Модели учитывали, как вокруг массивного «зерна» закручиваются газовые потоки, как рядом вспыхивают новые звёзды и как их гибель подбрасывает «дрова» в топку растущего монстра.
В отличие от прежних, довольно схематичных расчётов, новая модель связала воедино множество процессов. И когда результаты наложили на реальные данные JWST, совпадение оказалось поразительным.
Сошлась не только финальная масса космического монстра, но и «химический отпечаток» окрестностей, и — что важно — та самая аномальная пустота вокруг, дефицит звёзд в QSO1.
«Учитывая, что стандартные сценарии здесь бессильны, версия о массивных первичных чёрных дырах перестаёт выглядеть фантастикой и становится вполне рабочим вариантом», — резюмирует Лю.
Интрига сохраняется
Разумеется, это не вердикт. Полученные данные не доказывают, что дыра в QSO1 — реликтовый монстр времён Большого взрыва, но показывают, физике это не противоречит.
Для авторов работы это добрый знак, ведь иначе, объяснить феномен пока не получается.
Впереди — тонкая настройка моделей и ожидание новых «посылок» от телескопа Джеймса Уэбба. Если астрономы найдут ещё несколько похожих «сирот», это может стать поворотным моментом в космологии, доказав, что некоторые властелины гравитации — ровесники мироздания, а не «пепел» умерших звёзд.
Впрочем, радоваться рано, вопросов хватает. Даже в симуляциях первичные чёрные дыры с трудом дорастают до миллиона солнечных масс. А этот объект в QSO1 «весит» 50 млн. Откуда взялась эта разница? Обычными темпами так быстро не вырасти.
Возможное решение — «коммунальное» детство: если первичные дыры рождались плотными скоплениями, они могли стремительно сливаться в одну, набирая вес. Но смоделировать такой хаос невероятно сложно.
Другая загвоздка в том, что формирование подобных объектов должно сопровождаться чудовищными вспышками излучения. А рядом с QSO1 пока тишина — источник этой энергии не найден, и тайна происхождения «невозможной» чёрной дыры ещё ждёт разгадки.
Хочу первым узнавать о ТЕХНОЛОГИЯХ – ПОДПИСАТЬСЯ на Telegram
Читать свежие обзоры гаджетов на нашем сайте – TehnObzor.RU