Как зарождались первые черные дыры

История появления первых сверхмассивных черных дыр во Вселенной нуждается в пересмотре. Исследователи полагали, что эти ранние черные дыры возникали в районах, где имелось сильное ультрафиолетовое излучение от ближайших галактик. Это излучение подавляло формирование обычных звезд, освобождая вещество, которое в результате становилось черными дырами. Новое исследование предполагает, что имело место другое явление, подавлявшее формирование звезд и более значительное. Речь идет о быстром росте колец темной материи, того загадочного вещества, которое составляет большую часть материальной вселенной и получило свое название потому, что не отражает и не впитывает свет.

Джон Уайз, ведущий автор исследования, профессор Центра релятивистской астрофизики из Технологического института Джорджии, говорит, что он с коллегами открыл совершенно новый механизм, который указывает на образование массивных черных дыр в некоторых кольцах-гало темной материи. Вместо того, чтобы просто учитывать излучение, ученые обратили внимание на то, как быстро росли указанные кольца. Для изучения этого им требовалось только знать, как распределена темная материя и как гравитация влияет на это.

Черная дыра, как подчеркивают ученые, может сформироваться только в редких условиях при значительном сосредоточении вещества. Уайз и его коллеги изучили произведенную на суперкомпьютере симуляцию ранних этапов существования Вселенной. На симуляции проявились 10 гало темной материи, которые включали в себя только газ. При этом они были достаточно массивными для того, чтобы стать районами формирования звезд. Исследователи провели дополнительные симуляции относительно двух из этих гало, каждое из которых имело диаметр примерно в 2400 световых лет и возникло примерно через 270 миллионов лет после рождения Вселенной. Уайз говорит, что только в таких регионах было замечено формирование черных дыр. Темная материя создавала при этом основную часть гравитации.

В обстоятельствах, когда излучение от процесса столкновения галактических структур во время формирования галактик мешало формированию из газа большого количества маленьких "нормальных" звезд, возникало всего несколько супермассивных звезд. Их продолжительность жизни чрезвычайно мала, погибая, они коллапсировали в черные дыры. С течением времени некоторые из этих черных дыр превратились в сверхмассивные. При этом быстрорастущие гало черной материи были распространенным явлением во всей истории вселенной и могут считаться одним из объяснений механизмов появления ранних черных дыр.

Ученые считают, что схожие сценарии могли происходить повсеместно и привести к появлению наиболее массивных из известных нам черных дыр, формировавшихся как на раннем этапе развития вселенной, так и при образовании галактик в более поздние времена.

Фото привью: m. fotostrana.ru