Хаббл обнаружил больше черных дыр, чем ожидалось, в ранней Вселенной

С помощью космического телескопа НАСА «Хаббл» международная группа исследователей под руководством ученых кафедры астрономии Стокгольмского университета обнаружила в ранней Вселенной больше черных дыр, чем сообщалось ранее. Новый результат может помочь ученым понять, как создавались сверхмассивные черные дыры.

В настоящее время ученые не имеют полного представления о том, как образовались первые черные дыры вскоре после Большого взрыва. Известно, что сверхмассивные черные дыры, масса которых может превышать миллиард Солнц, существуют в центре нескольких галактик менее чем через миллиард лет после Большого взрыва.

«Многие из этих объектов кажутся более массивными, чем мы первоначально думали, что они могут быть в столь ранние времена — либо они сформировались очень массивными, либо росли чрезвычайно быстро», — говорит Элис Янг, аспирант Стокгольмского университета и соавтор исследования, опубликованного в журнале The Astrophysical Journal Letters.

Черные дыры играют важную роль в жизненном цикле всех галактик, но в нашем понимании того, как эволюционируют галактики, есть большие неопределенности. Чтобы получить полное представление о связи между эволюцией галактик и черных дыр, исследователи использовали «Хаббл» для изучения количества черных дыр в популяции слабых галактик, когда возраст Вселенной составлял всего несколько процентов от ее нынешнего возраста.

Первоначальные наблюдения за исследуемой областью были повторно сфотографированы «Хабблом» через несколько лет. Это позволило команде измерить вариации яркости галактик. Эти колебания — верный признак черных дыр. Команда обнаружила больше черных дыр, чем было найдено ранее другими методами.

Результаты новых наблюдений позволяют предположить, что некоторые черные дыры, вероятно, образовались в результате коллапса массивных, нетронутых звезд в течение первых миллиардов лет космического времени. Такие звезды могут существовать только на очень ранних этапах развития Вселенной, поскольку звезды более позднего поколения загрязнены остатками звезд, которые уже жили и умерли.

Среди других вариантов образования черных дыр — коллапс газовых облаков, слияние звезд в массивных скоплениях и «первобытные» черные дыры, которые образовались (по физически умозрительным механизмам) в первые несколько секунд после Большого взрыва. Благодаря этой новой информации о формировании черных дыр можно построить более точные модели формирования галактик.

«Механизм образования ранних черных дыр — важная часть головоломки эволюции галактик», — говорит Мэтью Хейс с кафедры астрономии Стокгольмского университета и ведущий автор исследования. «Вместе с моделями роста черных дыр, расчеты эволюции галактик теперь могут быть поставлены на более физически обоснованную основу, с точной схемой того, как черные дыры появились в результате коллапса массивных звезд».

Астрономы также проводят наблюдения с помощью космического телескопа НАСА «Джеймс Уэбб» в поисках галактических черных дыр, образовавшихся вскоре после Большого взрыва, чтобы понять, насколько массивными они были и где располагались.

Кроме того, исследования черных дыр в ранней Вселенной могут помочь астрономам лучше понять механизмы, ответственные за формирование первых звезд и галактик. Сравнивая данные, полученные с помощью телескопов «Хаббл» и «Джеймс Уэбб», ученые надеются связать наблюдения с моделями космологической эволюции, что откроет новые горизонты в астрономии. Эти наблюдения могут прояснить, как черные дыры, сформировавшиеся в условиях высокой плотности и температуры, влияли на окружающую среду, способствуя образованию сложных структур во Вселенной.

Кроме того, данное исследование будет полезным для сравнения с теоретическими моделями, которые учитывают звездообразование и гравитационное взаимодействие. Изучение черных дыр в разных эпохах может дать понимание о том, как изменялся их рост и роль в контексте эволюции галактик и формирования космической материи.

Будущее астрономии, возможно, откроет новые горизонты в понимании черных дыр, форм глобальных структур и динамики космоса. Ученые намерены продолжить исследование, чтобы проверить теоретические прогнозы и сделать шаги к более полному пониманию загадок Вселенной.