Преждевременные чёрные дыры объяснили звёздами-переростками

Сверхбыстрый рост древних чёрных дыр обеспечивали невероятно массивные звёзды ранней Вселенной, по массе достигавшие тысячи Солнц.

Учёные из США провели моделирование процессов роста загадочных древних сверхмассивных чёрных дыр — настолько крупных, что в теории они не могли успеть сформироваться уже в ранней Вселенной. Как показали новые расчёты, эти "невозможные" объекты всё же вполне могли образоваться — из невероятно больших звёзд. Соответствующая статья направлена на публикацию в The Astrophysical Journal, а с её текстом можно ознакомиться на сервере препринтов Корнелльского университета. О работе сообщает сайт Лос-Аламосской национальной лаборатории.

Исследователи в своей модели применили исходную среду, заполненную плотными и сравнительно холодными потоками газа, из которых формировались крупные звёзды. В ходе моделирования эти потоки показали необычайные параметры. Они позволяли звёздам, формирующимся рядом с ними, чрезвычайно быстро наращивать массу. Симуляции показали, что такие гипермассивные светила могли достигать массы в тысячи раз больше, чем у Солнца.

Современные звёзды гораздо легче, не массивнее десятков Солнц. Дело в том, что ранняя Вселенная была бедна тяжёлыми элементами, ускоряющими термоядерные реакции внутри светил. Поэтому звёзды могли достигать очень большой массы без риска разрушения. Согласно расчётам, подобные звёзды могли испытывать коллапс (схлопывание), при котором светило превращается в чёрную дыру.

После образования подобные чёрные дыры могли продолжить быстрое наращивание массы за счёт окружающих их плотных газовых потоков и других гипермассивных звёзд, ещё не успевших сколлапсировать. Такой сценарий может объяснить парадоксально быстрое появление сверхмассивных чёрных дыр в ранней Вселенной.

Сегодня известны как минимум две чёрные дыры массой больше миллиарда солнечных, существовавшие уже в первый миллиард лет жизни Вселенной. Это аномалия. Сегодня у чёрных дыр есть определённые ограничения на скорость поглощения вещества, и они просто не могут поглотить миллиард солнечных масс всего за миллиард лет. Например, сверхмассивная чёрная дыра в центре нашей Галактики набрала всего четыре миллиона солнечных масс за много миллиардов лет роста.

Это означает, что в ранней Вселенной действовали совсем другие механизмы их роста. Ранее уже выдвигалась гипотеза, что всё дело в слишком тесном расположении галактик в ту эпоху, отстоящую от нас на 12 миллиардов лет. Новое объяснение не требует такой плотной компоновки галактик и выглядит несколько менее рискованным.

Материалы по теме:

Астрономы раскрыли тайну образования древнейших сверхмассивных чёрных дыр