Ученые переосмысливают процесс рождения первых сверхмассивных черных дыр. Обычно считают, что изначальные «семена» проросли в областях, переполненных ультрафиолетовыми лучами от соседних галактик. Эта идея препятствует появлению нормальных звезд, направляя материал в черные дыры.
В новом исследовании предположили другое явление, сыгравшее более важную роль в процессе подавления звездного рождения. Речь идет о быстром росте «ореолов» темной материи – загадочный материал, составляющий большую часть материальной Вселенной (не поглощает и не отражает свет). То есть, вместо изучения радиации, исследователи проследили, насколько быстро растут ореолы.
Ученые сосредоточились на ореолах после анализа модели эволюции ранней Вселенной. Моделирование выявило 10 ореолов темной материи, укрывающих только газовые облака. Это удивительно, ведь их массивности хватало, чтобы стать звездными питомниками.
Затем исследователи провели дополнительное моделирование двух гало (каждое достигало в ширину около 2400 световых лет), чтобы получить более детальное понимание того, что могло произойти всего через 270 млн. лет после рождения Вселенной. Именно в этих чрезмерно плотных областях пространства удалось увидеть, как формируются черные дыры. Темная материя создает большую часть гравитации, после чего газ оказывается в этом гравитационном потенциале, где может создать звезды или массивную черную дыру.
Анализ показал, что черные дыры оказались там, где образовались гало, а собственный рост стимулировался слиянием газовых облаков, из которых образовалась зарождающаяся галактика. Эти условия приводят к появлению всего нескольких сверхмассивных звезд, а не множества мелких стандартных.
Сверхмассивные звезды живут быстро и умирают молодыми. В итоге, они коллапсируют в черные дыры, пока солнечные звезды живут миллиарды лет и становятся белыми карликами. Спустя большой временной промежуток новорожденные черные дыры превращаются в сверхмассивных чудовищ.
Ученые также выяснили, что быстрорастущие ореолы темной материи, вероятно, были достаточно распространены в истории Вселенной, чтобы обладать внушительным влиянием. Полагают, что этот сценарий может быть источником самых массивных черных дыр, как в начале Вселенной, так и в наше время.