Наука 6 июля 2022

Астрофизики объяснили, откуда в ранней Вселенной сверхмассивные черные дыры

Исследователи показали, что первые квазары естественным образом сформировались в бурных, турбулентных условиях редких «резервуаров» газа в ранней Вселенной. Об открытии сообщается в Nature.

Читайте «Хайтек» в

Ученые использовали компьютерное моделирование, чтобы воссоздать процессы ранней Вселенной. Они обнаружили, что холодные, плотные потоки газа всего за несколько сотен млн лет могли сформировать в галактическом гало сверхмассивные звезды, которые коллапсировали в первые черные дыры.

Существование более 200 квазаров, которые образовались менее чем через миллиард лет после Большого взрыва, несколько десятилетий ставило астрофизиков в тупик. Для формирования таких сверхмассивных объектов нужны были звезды в 100 тыс. раз превышающие массу Солнца.

Астрофизики давно предполагали, что в ранней Вселенной образовалось от 10 до 100 тыс. звезд солнечной массы. Но, считалось, что быстрое формирование более массивных объектов возможно только в экстремальных условиях. Например, это могли быть сильный ультрафиолетовый фон или сверхзвуковые потоки между газом и темной материей.

Формирование первых квазаров. Видео: Портсмутский университет

В работе, опубликованной в Nature, ученые показали, что сверхмассивные звезды могли возникнуть в «обычных» условиях ранней Вселенной. Столкновение холодных потоков газа вызывало турбулентность в галактическом облаке, которая препятствовала звездообразованию. В результате вместо объектов солнечного размера формировалось массивное облако. Под действием гравитации оно сжималось в гигантские первичные звезды с массой в несколько десятков тысяч Солнц.

Исследователи отмечают, что новая модель объясняет не только природу первых квазаров, но и их малую численность.

Первые сверхмассивные черные дыры были просто естественным следствием структурообразования в космологии холодной темной материи — детьми космической паутины.
Дэниел Уэлен, астрофизик из Портсмутского университета, соавтор исследования