На заре существования Вселенной, когда ей было менее одного миллиарда лет, некоторые из её звёзд превратились в чудовищные чёрные дыры. Это ключевая загадка астрономии: почему в ранней Вселенной появилось так много сверхмассивных чёрных дыр?
Согласно новому исследованию, возникновение массивных чёрных дыр связано с высокой скоростью формирования галактик. Чтобы образовалась галактика, необходимы звёзды, которые рождаются из газовых облаков, а также невидимая субстанция под названием тёмная материя, которая действует как клей, удерживающий звёзды в пределах галактики.
Если структура "гало" тёмной материи быстро растёт в самом начале рождения галактики, образование звёзд замедляется. Вместо этого, прежде чем галактика обретёт форму, может возникнуть массивная чёрная дыра.
Чёрные дыры с жадностью поглощают газ, который мог бы пойти на образование новых звёзд, и всё больше разрастаются.
Ранее учёные предполагали, что образование звёзд в молодых регионах с массивными чёрными дырами подавлялось мощным излучением от других галактик. Но новое моделирование показывает, что именно быстрый рост галактик является ключом к росту чёрных дыр.
Чёрная дыра - это чрезвычайно плотный астрономический объект, из которого ничто не может вырваться, даже свет. Когда звезда взрывается, превращаясь в сверхновую, она может впоследствии сжаться в чёрную дыру. Кроме того, сверхмассивная звезда может быстро сжечь своё топливо и превратиться в чёрную дыру даже без взрыва. По словам учёных, именно так образуются массивные чёрные дыры в быстро формирующихся протогалактиках.
Кроме того, исследование, основанное на компьютерном моделировании, показывает, что массивные чёрные дыры встречаются во Вселенной гораздо чаще, чем считалось ранее.
На изображении приведена область протяжённостью 30000 световых лет, полученная в результате моделирования и сосредоточенная в скоплении молодых галактик, которое генерирует излучение (белый цвет) и образует металлы (зелёный цвет) при нагревании окружающего газа.
Гало тёмной материи за пределами этой нагретой области образует три сверхмассивные звезды (выделенный участок), каждая из которых в 1000 раз превышает массу нашего Солнца. Звёзды будут быстро коллапсировать в массивные чёрные дыры, а в конечном итоге, в течение миллиардов лет они превратятся в сверхмассивные чёрные дыры.