Художественное представление черной дыры, расположенной в центре нашей галактики. Фото: NASA/JPL-Caltech
Они в миллиарды раз больше нашего Солнца. Но как объяснить то, что сверхмассивные черные дыры образовались спустя «всего» 800 миллионов лет после Большого Взрыва. Для астрофизиков формирование этих космических монстров за такое короткое время настоящая научная головная боль, которая ставит важные вопросы о современных знаниях про эти небесные тела.
Новое исследование предлагает оригинальную модель более быстрого процесса образования сверхмассивных черных дыр. Математически доказав, что их существование возможно в молодой Вселенной, результаты исследования согласовывают время, необходимое для их роста. Теория может быть полностью подтверждена благодаря будущим детекторам гравитационных волн, а именно: телескопу имени Эйнштейна и LISA.
Космический монстр в центре галактики
Ученые начали свое исследование с хорошо известных наблюдательных данных: рост сверхмассивных черных дыр происходит в центральных областях галактик, прародителей современных эллиптических галактик, которые имели очень высокое содержание газа, и в которых образовалось звездное образование. Самые большие звезды живут недолго и очень быстро превращаются в небольшие черные дыры, которые имеют массу нескольких солнечных масс. Плотный газ, который их окружает, обладает очень сильным определяющим эффектом динамического трения и заставляет их быстро мигрировать в центр галактики. Большинство многочисленных черных дыр, которые достигают центральных областей, сливаются, создавая сверхмассивные семена черных дыр.
Численные расчеты показывают, что процесс динамической миграции и слияния звездных черных дыр может привести к тому, что сверхмассивная чёрная дыра достигнет массы от 10000 до 100000 раз больше массы Солнца всего за 50-100 миллионов лет. В этой точке рост центральной черной дыры, в соответствии с вышеупомянутой прямой аккрецией газа, станет очень быстрым, потому что количество газа, которое он сможет привлечь и поглотить, станет огромным. Согласно этой теории ученые могут утверждать, что через 800 миллионов лет после Большого взрыва сверхмассивные черные дыры уже могли заселить Вселенную.