В астрофизике до сих пор пытаются решить загадку: как именно сформировались черные дыры и росли в ранней Вселенной? Новое исследование при поддержке Обсерватории Чандра и Слоановского цифрового небесного обзора полагает, что ответ лежит в том, как именно черные дыры поглощали материал в первые миллиарды лет с момента Большого Взрыва.
Мы знаем, что начало всему положил Большой Взрыв, датируемый 13.8 миллиардами лет назад. И этому есть доказательства – сверхмассивные черные дыры, чья масса превосходит солнечную в миллиард раз, а возраст – 12.8 миллиардов лет. То есть, они появились в первые миллиарды лет после события.
Важно понять, что это не спонтанное явление. На то, чтобы поглотить такое огромное количество материала, уходит много времени. Когда вещество падает в дыру, то нагревается и создает мощное рентгеновское излучение. Черные дыры с быстрой скоростью роста в ранней Вселенной должны попасть в объектив телескопа Чандра. Но они оказались неуловимыми, и мы располагаем лишь несколькими кандидатами.
Чтобы разобраться с проблемой, исследователи рассмотрели различные модели и протестировали на рентгеновских и оптических данных. Оказалось, что 200 миллионов лет назад, только 3% черных дыр питались в активном режиме. Результаты получили из предположения, что рост дыры может превосходить предел Эддингтона – внешнее давление лучей накаленного газа уравновешивает внутреннюю силу тяжести дыры.
Выходит, что лишь малая часть галактик в период первого миллиарда лет располагала сверхмассивными черными дырами. Хотя многие затенены густыми туманными дымками, но рентгеновский обзор смог бы проникнуть.
Анализ основывался на предположении, что первые черные дыры по массе достигали сотни солнечной. Эти своеобразные «семена» выступают остатками первого поколения массивных звезд, созданных спустя несколько сотен миллионов лет после Большого Взрыва. В итоге, ученые выяснили, то черные дыры из-за редких вспышек интенсивного роста способны из крошечного объекта достичь миллиарда солнечных масс, когда возраст пространства составлял миллиард лет. Но достоверность этих гипотез можно подтвердить после того, как получится отыскать ранние черные дыры.