Астрономы разобрались с основным путем образования «невозможных» черных дыр
В последние годы астрономические наблюдения показали, что уже в самой ранней Вселенной сверхмассивные черные дыры были слишком массивны, чтобы какие-то известные и понятные механизмы могли «дорастить» их до столь больших размеров. Авторы новой научной работы попробовали решить парадокс, комбинируя разные способы роста этих объектов.
На протяжении десятков лет астрофизикам казалось, что ситуация со сверхмассивными черными дырами более-менее понятна. Сперва из коллапса массивной звезды возникает черная дыра звездных масс — не более десятков масс Солнца. Затем она поглощает газ и пыль, сливается с другими и в итоге образует сверхмассивные черные дыры, которые находятся в центре практически каждой известной галактики и играют роль «центра притяжения», ускоряющего эволюцию галактик в целом.
Однако в последние годы слишком многие открытия перестали совмещаться с этой картиной. Оказалось, уже через 600 миллионов лет после Большого взрыва существовали сверхмассивные черные дыры в 1,6 миллиарда масс Солнца (на картинке выше). Никакие мыслимые скорости роста черных дыр звездной массы не позволяют им «потолстеть» в 100 миллионов раз всего за 600-700 миллионов лет.
Особенно усложняло проблему то, что в первые сотни миллионов лет во Вселенной (до конца «темной эпохи») даже звезды не могли возникать с высокой скоростью, что уж тут говорить о черных дырах — финальной стадии эволюции массивных светил. Усугубило ситуацию обнаружение и таких галактик, где на сверхмассивную черную дыру приходилась не одна тысячная массы всей галактики, а одна сотая, десятая или даже одна вторая. Совершенно непонятно, почему в одних галактиках черные дыры росли скромно, а в других поглощали до половины всей ее массы.
Теперь исследователи из Университета штата Пенсильвания (США) попробовали объединить наблюдения космического рентгеновского телескопа «Чандра» за 8000 черных дыр с суперкомпьютерным моделированием процессов роста черных дыр (известным как IllustrisTNG).
«Чандру» выбрали потому, что при быстрой аккреции материи черной дырой вещество в аккреционном диске начинает светиться в рентгеновском диапазоне. Одна из работ научной группы уже вышла, вторая еще не опубликована, но ее тезисы ученые представили на 244-м собрании Американского астрономического общества.
Авторы поставили себе целью выяснить, какой механизм роста сверхмассивных черных дыр — аккреция газа и пыли или слияние с другими черными дырами — основной. Для этого они заложили в систему моделирования данные от рентгеновского телескопа и затем смотрели, какие компьютерные симуляции совместимы с такими наблюдательными данными.
Выяснилось, что почти весь рост сверхмассивных черных дыр состоялся в очень древнюю эпоху. Семь миллиардов лет назад Вселенная имела примерно то же их число, что и сегодня. Причем к тому моменту наиболее массивные черные дыры уже набрали практически всю свою массу.
Самый активный рост таких дыр пришелся как раз на эпоху максимальной рентгеновской светимости их окрестностей — получается, основным источником массы было поглощение относительно холодного межзвездного газа в центральных областях их галактик. Слияния стали играть заметную роль только в последние пять миллиардов лет, когда основная эпоха роста явно осталась позади.
Это не значит, что слияния не были важны: для тех черных дыр, что «опоздали» к ключевой эпохе роста, они часто играют большую роль. Просто подобных черных дыр не столь много. Кстати, сверхмассивная дыра в центре Млечного Пути оказалась из относительно «отставших в развитии»: ее рост пришелся на сравнительно позднюю эпоху. Возможно, в этом причина того, что она достигла лишь четырех миллионов солнечных масс, а не миллиардов, как многие другие.
Хотя астрономы внесли ясность в наблюдаемую часть истории со сверхмассивными черными дырами, они не сняли главный вопрос. Как именно стали возможны многочисленные и очень массивные черные дыры в самой ранней Вселенной?
Telegram 
Дзен 
VK Одной из главных анатомических особенностей эволюции рода Homo считается резкое увеличение объема черепной коробки за последние примерно два миллиона лет. За это время она в среднем увеличилась в три раза. Однако авторы нового исследования поставили под сомнение традиционную гипотезу, согласно которой этот процесс был результатом естественного отбора. По их мнению, он мог оказаться случайностью.
Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
Астробиологи с помощью сложных трехмерных климатических моделей доказали, что растительная жизнь на Земле способна просуществовать еще около 1,8 миллиарда лет. Это значительно дольше, чем предсказывали предыдущие расчеты.
Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
В 2025 году детекторы гравитационных волн уловили потенциальное слияние черных дыр крайне малой массы. Ученые из Университета Майами считают, что участники того события могут открыть новое направление в исследовании темной материи.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии