Изучив изображения, полученные с помощью космического телескопа «Хаббл», астрофизики из Стокгольмского университета (Швеция) пришли к выводу, что количество сверхмассивных черных дыр в ранней Вселенной значительно больше, чем предсказывали предыдущие модели.
Новое изображение, полученное с помощью космической обсерватории «Хаббл» / © NASA, ESA, Matthew Hayes (Stockholm University)
Происхождение сверхмассивных черных дыр, сформированных вскоре после Большого взрыва, остается одним из самых сложных вопросов для ученых. Обнаружить эти объекты невероятно трудно, поскольку они часто скрыты за ярким светом окружающих звезд и галактической пылью.
Результаты нового исследования, опубликованного в журнале Astrophysical Journal Letters, проливают свет на эту проблему, бросая вызов существующим моделям формирования древних космических «монстров».
Напомним, что сверхмассивные черные дыры обычно располагаются в центрах галактик, включая те, что сформировались менее чем через миллиард лет после Большого взрыва. Чтобы узнать, сколько черных дыр обитало во Вселенной на ранних этапах ее развития, и понять, какое влияние они оказали на эволюцию галактик, астрофизики проанализировали изображения, полученные с помощью космического телескопа «Хаббл».
Сравнив снимки, сделанные в 2009 и 2012 годах, с изображениями 2023 года, команда ученых под руководством Мэттью Хейеса обнаружила изменения в яркости центральных областей галактик — характерный признак активности сверхмассивных черных дыр. Наблюдаемые в рамках исследования галактики астрофизики видят такими, какими они были приблизительно 13 миллиардов лет назад.
Этот новаторский подход позволил обнаружить значительно больше кандидатов в сверхмассивные черные дыры в ранней Вселенной, чем предполагалось ранее.
В результате анализа изображений ученые выявили восемь переменных объектов. Наиболее интересными из них оказались три черные дыры, которые сформировались через 800 миллионов лет после Большого взрыва. Тот факт, что астрофизики смогли их обнаружить, предоставляет новые возможности для изучения ранней Вселенной.
Результаты этой научной работы указывают на необходимость пересмотра существующих моделей формирования черных дыр в молодой Вселенной. Некоторые новые модели могут включать процессы прямого коллапса массивных газовых облаков или особые условия, способствующие быстрому росту этих космических «монстров».
Исследователи также не исключили, что некоторые из обнаруженных объектов могли сформироваться из-за коллапса массивных звезд первого поколения, то есть звезд, которые существовали только в ранней Вселенной и служили «семенами» для последующего роста сверхмассивных черных дыр.
Впрочем, существуют и иные, достаточно логичные объяснения наличия ряда сверхмассивных черных дыр уже в ранней Вселенной.
Будущие наблюдения с использованием орбитальных обсерваторий «Хаббл» и «Джеймс Уэбб» позволят собрать более детальные данные. С их помощью астрофизики смогут проверить новые теории формирования сверхмассивных черных дыр в ранней Вселенной, а также ответить на фундаментальные вопросы о том, как возникли первые галактики и какие процессы определяли их эволюцию.
