Останні дослідження пропонують вирішення давньої космічної таємниці: несподівано швидке утворення надмасивних чорних дір у ранньому Всесвіті. Дані космічного телескопа Джеймса Вебба (JWST) показали, що ці гіганти існували лише через 500 мільйонів років після Великого вибуху – набагато раніше, ніж передбачають поточні космологічні моделі. Нове дослідження показує, що ці чорні діри вибухово зростали під час періодів «суперхеддінгтонської аккреції», по суті, космічного свята.
Проблема ранніх чорних дір
Стандартна модель утворення чорних дір припускає, що вони ростуть протягом мільярдів років шляхом злиття та поступового поглинання матерії. Однак спостереження JWST показали існування надмасивних чорних дір у той час, коли Всесвіт був лише невеликою частиною свого нинішнього віку, що унеможливило визначення часу їх розвитку за традиційною теорією. Ця невідповідність — існування масивних чорних дір на дуже ранній стадії космічної історії — потребувало нового пояснення.
Рішення: SuperHeddington Accretion
Дослідники з Університету Мейнута використали передове комп’ютерне моделювання, щоб продемонструвати, як ранні чорні діри можуть обходити нормальні межі зростання. Ранній Всесвіт характеризувався хаотичними щільними газовими хмарами. За цих умов менші чорні діри можуть ненадовго перевищити «межу Еддінгтона» — максимальну швидкість, з якою чорна діра може споживати речовину, не зупиняючись радіаційним тиском.
«Завдяки передовому комп’ютерному моделюванню ми виявили, що чорні діри першого покоління… зростали неймовірно швидко, збільшуючись у десятки тисяч разів більше нашого Сонця». – Даксал Мехта, Університет Мейнута.
Цей швидкий ріст, названий «супер-еддінгтонівською аккрецією», дозволив раннім чорним дірам швидко накопичувати масу, досягаючи розмірів десятків тисяч сонячних мас. Хоча вони ще не були надмасивними, це дало їм вирішальну перевагу для наступних злиттів, які зрештою сформували гіганти в центрах галактик, які спостерігаються сьогодні.
Наслідки для моделей “насіння” чорної діри
Раніше панувала гіпотеза про те, що лише «важке насіння» — чорні діри, народжені вже значною масою — можуть рости досить швидко, щоб пояснити дані JWST. Нові дослідження показують, що навіть стандартні зоряні чорні діри за правильних умов можуть рости досить швидко, щоб спровокувати утворення надмасивних чорних дір.
Майбутнє досліджень
Для підтвердження цієї теорії знадобляться нові інструменти спостереження. Детектори гравітаційних хвиль, такі як нова матриця лазерних інтерферометрів (LISA), можуть виявити злиття цих швидкозростаючих ранніх чорних дір, надаючи прямі докази запропонованого бенкету.
На завершення відкриття того, що ранні чорні діри могли рости з надзвичайною швидкістю в хаотичних умовах молодого Всесвіту, пропонує переконливе пояснення їх несподіваної присутності. Це дослідження не тільки проливає світло на формування надмасивних чорних дір, але й підкреслює важливість високоточного моделювання для розкриття таємниць раннього Всесвіту.
