Космическая обсерватория «Джеймс Уэбб» наблюдает самые далекие галактики такими, какими они были всего через несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва. В центрах этих галактик обнаружили черные дыры настолько огромных масс, что космологи не могут понять, как эти объекты могли успеть столь быстро разрастись. На помощь пришла давняя гипотеза так называемых первичных черных дыр, которые считал возможными Стивен Хокинг.
Сверхмассивная черная дыра в центре молодой галактики (художественное изображение) / © International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA/P. Marenfeld
В космосе наблюдают черные дыры двух основных разновидностей. Первая — черные дыры звездных масс, результат коллапса ядра «умершей» и очень массивной звезды. Вторая — сверхмассивные черные дыры в центрах галактик.
К примеру, в центре Млечного Пути расположена черная дыра массой в четыре миллиона Солнц, а в галактике М87 центральная сверхмассивная черная дыра заключает в себе целые миллиарды солнечных масс. Это астрофизиков не удивляет: за долгие миллиарды лет существования у обоих объектов было достаточно времени, чтобы набрать такой вес.
Серьезные вопросы возникли после того, как космический телескоп «Джеймс Уэбб» начал присылать снимки самых далеких галактик. Они запечатлены на этих изображениях такими, какими были в первый миллиард лет существования Вселенной. Напомним, ей 13,8 миллиарда лет.
В этих молодых, практически только что родившихся, галактиках наблюдают черные дыры с массами как минимум в миллионы Солнц. То есть в столь ранней Вселенной уже были примерно такие же черные дыры, как в центре нашей весьма крупной галактики, которой приблизительно 12 миллиардов лет. Предстоит разобраться, как такое может быть.
Этой целью недавно задались исследователи из Италии. Своими соображениями они поделились в статье для Journal of Cosmology and Astroparticle Physics (доступна на сервере препринтов arXiv.org).
Ученые отметили, что до сих пор в основном рассматривали два сценария образования сверхмассивных черных дыр. Первый вариант: это результат слияния черных дыр звездных масс и постепенного поглощения окружающего вещества. Как объяснили астрофизики, такая версия для самых далеких объектов не подходит: за считаные сотни миллионов лет после Большого взрыва этим способом нельзя было бы получить в центре галактики то, что мы имеем в современном Млечном Пути.
Второй сценарий предполагает, что огромные массы вещества в молодой Вселенной схлопывались в черные дыры сразу. Но и это в глазах ученых не выглядит достаточно убедительно: по их словам, условия образования таких «тяжелых семян» сверхмассивных черных дыр не вполне ясны. Поэтому исследователям пришлось обратиться к еще одной возможной альтернативе: они предположили, что черные дыры в центрах галактик — это множество собранных воедино гипотетических первичных черных дыр.
Версию о существовании таких объектов активно отстаивал Стивен Хокинг. Он подозревал, что сравнительно небольшие черные дыры повсеместно возникли во Вселенной вскоре после того, как ее заполнило первое вещество: в самом начале Вселенная еще была компактной, поэтому материи должно было быть очень тесно, и ее сверхплотные сгустки коллапсировали. Хокинг полагал, что по сей день непонятая темная материя состоит именно из этих первичных черных дыр.
К сожалению, поиски этих объектов в космосе пока безуспешны. Но, как подчеркнули итальянские астрофизики, если бы эти первичные черные дыры действительно существовали, то из них за первый миллиард лет Вселенной легко могло сформироваться как раз то, что мы видим на снимках «Уэбба».
Существуют и альтернативные объяснения быстрому набору масс черными дырами древней Вселенной — модели циклической космологии. В них Вселенная с самого Большого взрыва уже имела немало черных дыр, поскольку они достались ей от прошлых циклов Вселенной. Naked Science писал об одной из популярных концепций такого рода, теории Николая Горькавого.
Комментарии
Я не понимаю, вам Горькавый денег за рекламу занес что ли? :D Вместо того, чтобы ссылаться на его наркоманию в каждой новости про космологию, вы бы лучше обсудили что нового в этой работе. С 2016 года про сиды СМЧД из первичных черных дыр не написал разве только ленивый, идея далеко не нова.
Можно было бы написать, что модель не требует экстремально больших ПЧД (авторы обходятся массами всего в 30 солнечных). И что доля ПЧД в темной материи у них всего 1е-6 (что на два-три порядка ниже существующих ограничений).
Из недостатков можно было бы отметить, что они задают не абы какую модель, а крайне специфическую, в которой ПЧД образуются плотными кучками. Что отличается от "классических" моделей, где ПЧД распределены равномерно по Вселенной. И что (разумеется) и позволяет им достичь такого "впечатляющего" результата. Параметры модели (а именно не-гауссовости) они тоже не указывают -- чтоб нельзя было покритиковать, вестимо.
Isen, "Я не понимаю, вам Горькавый денег за рекламу занес что ли? :D Вместо того, чтобы ссылаться на его наркоманию в каждой новости про космологию"
Нет. Так же, например, как нам не заносил Хокинг или Дайсон, пока были живы, а мы о них писали. Причина этого в том, что то, что вам кажется "его наркоманией" остальным жителям этой планеты кажется его научными работами, опубликованными в рецензируемых научных журналах. И не снятыми оттуда ни разу, несмотря на все попытки опровержения письмами в соответствующие журналы (каждая из которых, как известно, не удалась -- редакция и рецензенты посчитали аргументы опровергающих слишком слабыми)..
"Можно было бы написать, что модель не требует экстремально больших ПЧД (авторы обходятся массами всего в 30 солнечных). И что доля ПЧД в темной материи у них всего 1е-6 (что на два-три порядка ниже существующих ограничений).
Из недостатков можно было бы отметить, что они задают не абы какую модель, а крайне специфическую, в которой ПЧД образуются плотными кучками. Что отличается от "классических" моделей, где ПЧД распределены равномерно по Вселенной. И что (разумеется) и позволяет им достичь такого "впечатляющего" результата. Параметры модели (а именно не-гауссовости) они тоже не указывают -- чтоб нельзя было покритиковать, вестимо."
Для того, чтобы это детально отписывать, надо иметь очень крепкие основания полагать, что ПЧД существуют или существовали. Такой уверенности у науки на сегодня нет. Говоря конкретнее, многие ученые в этом сильно сомневаются. Включая тех ученых, которые эту концепцию разрабатывают. Поэтому не совсем понятно, почему такая уверенность должна быть у нас.
Отдельно отмечу, что "существующих ограничений" для черных дыр в компактных группах я пока не видел (т.к. ограничения по микролинзированию при расположении в плотных скоплениях резко ослабляется), и если вы такие работы видели -- буду вам благодарен за ссылку.
Мы отписываем те или иные гипотезы в разной степени подробности в зависимости от их соответствия бритве Оккама. У ПЧД с ней есть сложности. А вот у Горькавого их меньше -- его теория не вводит никаких новых физических процессов, никаких новых частиц, там только ОТО и данные ЛИГО, все остальное там просто вычислительные последствия этих двух вещей.
ХВАТИТ! Хватить форсить недогипотезу Горькавского, которая, как и все псевдонаучные писанины, основываются на дополнительном наборе допущений, служащих клеем натягивания совы на глобус. При том, что обосновать используемую гору допущений считают выше своего достоинства.
И научному сообществу известно, что применив любой набор дополнительных предположений, можно прийти к абсолютно любому целевому результату. Так и работает софистика. Этим и живут шарлатаны
. (Точка)
alexey, "как и все псевдонаучные писанины"
Уважаемый, ваше личное мнение на этот счет недостаточно весомо. А вот мнение редакций и рецензентов рецензируемых научных журналов, где опубликованы работы Горькавого по теме -- достаточно весомы. И у этих редакций и рецензентов никаких претензий к нему нет.
"основываются на дополнительном наборе допущений"
В теории Горькаового нет никаких новых допущений Она основывается на идее о том, что ОТО верна и данные гравиволновой обсерватории ЛИГО тоже верны. Других допущений в них нет -- все остальное в этой теории лишь вычислительно следует из этих двух идей. Эти две, конечно, тоже допущения, но довольно старые, а также разделяемые практически всем научным миром.
Получается, вы пытаетесь критиковать теорию, с которой незнакомы.
"И научному сообществу известно, что применив любой набор дополнительных предположений, можно прийти к абсолютно любому целевому результату. Так и работает софистика. Этим и живут шарлатаны
. (Точка)"
Все так. Именно поэтому такие наборы допущений, как ПЧД и многие другие и кажутся многим умеренно обоснованными.
Ер еще научному сообществу известно, что перед тем, как заявлять о наличии в работах того или иного автора новых допущений, неплохо бы эти работы прочитать. Если это удалось -- назвать такие новые допущений.
А вот известно ли это вам -- пока вопрос. Вы ведь ни одного нового теоретического допущения из работ Горькавого по теме так и не назвали. Впрочем, оно и мудрено -- там хронологически последнее допущение сделано еще в первой половине XX века, причем лично Эйнштейном.