Фото: ИА SM-News, seaart.ai

Международный коллектив астрофизиков предложил новую модель, которая может объяснить происхождение сверхмассивных черных дыр, появившихся на ранних этапах существования Вселенной. Исследователи предполагают, что их предшественниками могли быть необычные космические объекты, сочетавшие свойства гигантских звезд и черных дыр.

Загадочные «маленькие красные точки»

Поводом для новой гипотезы стали наблюдения космического телескопа «Джеймс Уэбб». Аппарат обнаруживает в очень далекой и молодой Вселенной компактные источники, получившие название «маленькие красные точки».

Их характеристики долгое время вызывали вопросы у ученых. Объекты выглядят сравнительно небольшими, однако при этом отличаются необычно высокой яркостью. Обычные модели формирования галактик и звезд не всегда позволяют одновременно объяснить их компактность и интенсивное излучение.

Международная группа исследователей предложила рассматривать эти источники как особый этап формирования сверхмассивных черных дыр.

Что такое «звезда черной дыры»

Согласно предложенной модели, в центре такого объекта находилось гравитационное ядро, масса которого могла достигать тысяч солнечных масс. Вокруг него располагалась огромная оболочка из первичного водорода и гелия.

Получается своеобразный космический гибрид: центральная черная дыра активно поглощает вещество, а окружающий ее газ формирует гигантскую светящуюся оболочку.

Падающее на ядро вещество выделяет большое количество энергии. Излучение нагревает окружающий газ и препятствует его мгновенному сжатию под действием собственной гравитации. Именно поэтому внешняя оболочка может сохраняться достаточно долго и одновременно излучать энергию преимущественно в инфракрасном диапазоне.

Такая характеристика соответствует наблюдениям, которые сейчас получает «Джеймс Уэбб».

Как могли появиться сверхмассивные черные дыры

Одна из проблем современной космологии заключается в том, что некоторые сверхмассивные черные дыры существовали уже спустя относительно короткое время после Большого взрыва. Ученым необходимо объяснить, каким образом за несколько сотен миллионов лет могли сформироваться объекты с массами в миллионы и миллиарды солнечных масс.

Обычный сценарий предполагает постепенный рост черной дыры за счет поглощения окружающего вещества. Однако для некоторых объектов ранней Вселенной такой процесс может оказаться недостаточно быстрым.

Квазизвезды предлагают возможное решение этой проблемы. Центральное ядро внутри огромной газовой оболочки могло расти значительно быстрее, чем изолированная черная дыра. По мере накопления массы гравитационное ядро становилось все более массивным, а окружающий газ продолжал обеспечивать его веществом.

Что происходило дальше

Такая система не могла существовать вечно. Когда запас окружающего газа постепенно исчерпывался, внешняя оболочка становилась менее устойчивой и могла быть сброшена.

После этого оставалось уже сформировавшееся массивное гравитационное ядро, способное продолжать рост за счет поглощения окружающего вещества. В дальнейшем подобные объекты могли стать предшественниками ярких квазаров — активных ядер древних галактик.

Таким образом, гипотеза связывает несколько этапов космической эволюции: появление компактных ярких объектов в ранней Вселенной, ускоренный рост центрального гравитационного ядра и последующее формирование сверхмассивных черных дыр.

Почему открытие важно

Если предложенная модель подтвердится дальнейшими наблюдениями, она поможет объяснить, откуда взялись сверхмассивные черные дыры в настолько молодой Вселенной.

При этом речь пока идет именно о теоретической модели, которую предстоит сопоставить с новыми данными. Наблюдения «Джеймса Уэбба» продолжают открывать ученым необычные объекты, существовавшие на самых ранних этапах космической истории.

Изучение таких источников позволяет заглянуть в период, когда формировались первые звезды и галактики, и постепенно восстановить цепочку событий, приведшую к появлению крупнейших черных дыр, которые сегодня находятся в центрах галактик.