Одна из самых больших загадок современной астрофизики заключается в том, как образовались сверхмассивные черные дыры в ранней Вселенной, когда все вокруг было еще таким молодым и нестабильным.
Согласно стандартной теории, сверхмассивные черные дыры выросли из меньших «семян», представлявших собой либо первичные черные дыры, либо черные дыры звездной массы. Однако эта теория не может объяснить, как эти семена смогли стать сверхмассивными за короткий — по астрономическим меркам — промежуток времени. Даже если допустить, что семена росли очень быстро, то возникает вопрос касательно того, как им удалось избежать «голода», учитывая, что вокруг было ограниченное количество материи.
Новое исследование, проведенное командой ученых из Калифорнийского университета в Беркли и Института астрофизики Общества Макса Планка в Германии, предлагает другой сценарий образования сверхмассивных черных дыр в ранней Вселенной. Согласно исследованию, сверхмассивные черные дыры образовались непосредственно из массивных газовых облаков, которые коллапсировали под действием собственной гравитации, не образуя предварительно звезд.
Эти облака были редкими и особенными, потому что:
- У них была очень низкая металличность (содержали очень мало элементов тяжелее водорода и гелия);
- Они были очень плотными (содержали много массы в небольшом объеме);
- У них был очень низкий угловой момент (вращались с небольшой скоростью).
Эти условия позволили облакам избежать фрагментации на более мелкие части, из которых образовались бы звезды, и вместо этого они коллапсировали в единые плотные ядра, ставшие сверхмассивными черными дырами.
Используя моделирование, ученые установили, что огромные газовые облака могли породить сверхмассивные черные дыры с массой в десять миллиардов раз больше массы Солнца менее чем через миллиард лет после Большого взрыва.
