Астрономы открыли целый «выводок» черных дыр, нарушающих законы физики

РИА Новости. Астрономы открыли три сверхмассивных черных дыры в ранней Вселенной, ставших в миллиард раз тяжелее Солнца всего за сто тысяч лет, что является невозможным с точки зрения современных астрономических теорий, говорится в статье, опубликованной в Astrophysical Journal.

Квазар 3C 273 в представлении художника
© ESO/M. Kornmesser

«Ни одна текущая теоретическая модель не может объяснить существование этих объектов. Их обнаружение в ранней Вселенной ставит под сомнение текущие теории формирования черных дыр, и теперь нам придется создать новые модели, объясняющие то, как возникают галактики и черные дыры»,  — рассказывает Джозеф Хеннави (Joseph Hennawi) из университета Калифорнии в Санта-Барбаре (США).

Считается, что в центре большинства массивных галактик обитают сверхмассивные черные дыры, чья масса может составлять от миллиона до миллиардов масс Солнца. Причины образования этих объектов пока не совсем ясны. Изначально ученые считали, что подобные объекты возникали таким же путем, как их нормальные «кузены» – в результате гравитационного коллапса звезд и последующего слияния нескольких крупных черных дыр.

Наблюдения за первыми галактиками Вселенной заставили астрофизиков усомниться в этом – оказалось, что в них обитают черные дыры с массой в десятки миллиардов Солнц. Подобные объекты, как показывают расчеты, просто не успели бы вырасти до таких размеров, если бы они родились маленькими. Поэтому некоторые ученые начали считать, что сверхмассивные черные дыры рождаются по более экзотическим сценариям – в результате коллапса гигантских облаков из «чистого» атомарного водорода или благодаря сгусткам темной материи.

Хеннави и его коллеги нашли очередные подтверждения в пользу того, что черные дыры в ранней Вселенной росли слишком быстро, нарушая все представления об их эволюции. Исследователи открыли сразу шесть сверхмассивных черных дыр, которые мы видим в том состоянии, в котором они были всего через 850 миллионов лет после Большого Взрыва.

Первые галактики Вселенной только начали формироваться в это время и, как раньше считали ученые, черные дыры в их центрах не могли быть «тяжеловесами», не уступающими в массе современным квазарам. Три черных дыры, найденных командой Хенави при помощи телескопа Кек-II на Гавайских островах, противоречат этому представлению – они примерно в миллиард раз тяжелее Солнца, что в тысячи раз выше массы черной дыры Sgr A* в центре Млечного Пути.

В соответствии с современными представлениями об эволюции галактик, подобную массу черная дыра может набрать, поглощая материю примерно столько же, сколько существует Вселенная, что было невозможно для квазаров, родившихся в первый миллиард лет ее жизни. Даже если они «ели» непрерывно и постоянно поглощали газ и пыль, их рост затянулся бы на сотни миллионов лет, что возможно, но маловероятно.

Авторы статьи решили найти ответ на этот вопрос, воспользовавшись простой закономерностью из жизни таких объектов. Когда черные дыры «обедают», они выбрасывают в окружающий космос джеты, узкие пучки сверхгорячей материи, которые движущутся с околосветовой скоростью. Эти джеты разогревают межгалактическое пространство и ионизируют его, делая его более «прозрачным» для света. Соответственно, чем более прозрачным будет окружение галактики, тем дольше длится «обед» черной дыры в ее центре.

К большому удивлению астрономов, окрестности всех трех галактик — CFHQS J2229+1457, SDSS J1335+3533 и SDSS J0100+2802 — были неожиданно непрозрачными, что указало на то, что черные дыры в их центрах активно поглощали материю не больше 100 тысяч лет. Столь высокие «аппетиты» черных дыр не укладываются ни в какие теоретические рамки, и их открытие, как указывают ученые, говорит в пользу альтернативных теорий формирования и роста квазаров.

«Мы хотели бы найти другие подобные объекты. Их открытие было большой удачей для нас, и обнаружение других черных дыр в ранней Вселенной укажет на то, что многие квазары могут быть гораздо моложе, чем мы считали раньше», — заключает Кристина Эйлерс (Christina Eilers), коллега Хеннави по университету.

Источник: РИА Новости