Космический телескоп «Джеймс Уэбб» продолжает подрывать основы астрофизики, находя то, что буквально «ломает» привычные модели эволюции космоса. Одной из недавних находок стала сверхмассивная чёрная дыра в галактике Abell 2744-QSO1. Она существовала в эпоху, когда возраст Вселенной составлял всего 700 миллионов лет — мгновение по космическим меркам.
Так что же с ней не так?
Главная странность заключается в несоответствии весовых категорий. Масса этой чёрной дыры около 50 миллионов солнечных масс. То есть, она чудовищно огромная.
Согласно классической теории, такие гиганты растут очень долго: сначала из газа рождаются первые звёзды, они проживают свою жизнь, взрываются, оставляя после себя «зародыши» чёрных дыр, которые затем поглощают окружающее вещество ещё миллиарды лет.
Однако в Abell 2744-QSO1 всё совсем по-другому. Чёрная дыра уже достигла невероятных размеров, а галактика вокруг неё практически пуста, в ней очень мало звёзд. Получается, что «сердце» галактики значительно массивнее и старше, чем само «тело». Но как дыра могла набрать такой вес, если времени на постепенное поглощение материи просто не было?
Возвращение к идеям 1970-х
Чтобы объяснить этот феномен, астрономы обратилась к теории первичных чёрных дыр. Ещё полвека назад Стивен Хокинг и Бернард Карр предположили, что чёрные дыры могли возникать не из коллапсирующих звёзд, а напрямую из сверхплотных сгустков материи в первые доли секунды после Большого взрыва. Но такие объекты должны быть очень маленькими и не слишком-то жизнеспособными.
Всё же учёные решили проверить, а что если некоторые первичные чёрные дыры изначально родились большими, сумели выжить и вырасти до гигантских размеров?
Симуляция против классики
Жизнеспособность «первичного» сценария помогли проверить сложные компьютерные симуляции. Учёные разместили массивную первичную «затравку» и проследили, как она взаимодействует с окружающим газом. Результаты поразили.
Моделирование показало, что такая чёрная дыра способна быстро расти, подпитываясь веществом от взрывов первых немногочисленных звёзд, возникающих поблизости. Итоговая картина практически полностью совпала с данными «Джеймса Уэбба»:
- объект достиг 50 миллионов масс Солнца в нужные сроки;
- количество звёзд в модели осталось таким же низким, что и в реальности;
- химический состав смоделированной галактики идентичен спектрам, полученным телескопом.
Новые вопросы без ответов
Исследование не доказывает, что найденная чёрная дыра первичная, но такое возможно. На данный момент это единственный логичный механизм появления подобных гигантов в ранней Вселенной. Ведь стандартные теории с объяснениями не справляются.
Тем не менее, загадка не решена до конца. Задач только прибавилось. Теперь надо выяснить, какие именно экстремальные условия ранней Вселенной могли породить столь массивные первичные сгустки и как много таких объектов «прячется» в космосе.