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 В шаровых звездных скоплениях должно быть немало небольших черных дыр, но астрономам редко удается их обнаружить. И вот ученые нашли первую черную дыру звездной массы в огромном скоплении Омега Центавра. Объект оказался менее массивным, чем ожидали специалисты, зато с огромным орбитальным периодом.
Долгие годы ультразвуковое исследование (УЗИ) было единственным методом медицинской визуализации в космосе. Однако в 2025 году экипаж коммерческой орбитальной миссии впервые получил диагностические рентгеновские снимки.
Квантовая природа самого пространства могла сделать Вселенную ровной и однородной сразу после ее рождения. К такому выводу физики пришли, изучив одну из современных моделей квантовой гравитации. Выяснилось, что в ней различия в расширении пространства по разным направлениям — так называемые анизотропии — сглаживаются сами собой, без специальных условий. Если выводы ученых верны, это поможет решить одну из главных загадок современной космологии: как ранняя, крайне неоднородная Вселенная стала настолько гладкой, какой мы наблюдаем ее сегодня?
Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Ученые выяснили, почему интервальное голодание для многих оказывается эффективнее обычных диет. Исследование показало, что ограничение времени для приема пищи избавляет худеющего от изнуряющего ощущения жесткого контроля и при этом позволяет сбросить ровно столько же, сколько при скрупулезном подсчете калорий.
Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
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.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
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