Разгадана загадка появления первых черных дыр

В первую очередь специалисты обратили внимание на то, что после взрыва Вселенная была почти идеально однородной. Это значит, что даже в самых плотных областях пространства масса лишь в незначительной степени превосходила среднюю величину. Для того, чтобы даже самые плотные области Вселенной смогли аккумулировать достаточно материи для образования первых коллапсирующих объектов (тех же звезд или черных дыр) потребуются десятки миллионов лет. При этом известно, что первая мощная волна появления звезд началась лишь спустя 100-200 млн лет после Большого взрыва.

После формирования первых звезд самые массивные из них могли существовать не более 2 млн лет. Затем ядро звезды коллапсировало, в результате чего появлялась черная дыра. Ученые предположили, что такие дыры сформировались всего через 100 млн лет после взрыва. Главная загадка исследования заключалась в том, что первые сверхмассивные черные дыры оказались более крупными, чем предполагали ученые. А это противоречит современным знаниям и представлениям о Вселенной и ее законам.

Это явление объясняют несколько сформировавшихся гипотез. Первая говорит о том, что первоначальный размер и время появления дыр были определены верно, а вот со скоростью роста специалисты ошиблись – черные дыры растут быстрее, чем предполагалось.

Вторая гипотеза допускает ошибку в расчете первоначальных размеров черных дыр, а третья и вовсе утверждает, что Вселенная появилась уже с черными дырами, которые образовались еще до формирования звезд.

Специалисты Портсмутского университета во главе с Дэниелом Уэйленом предложили модель, демонстрирующую процесс формирования структуры ранней Вселенной. На ней было показано, каким образом звездные скопления сливаются воедино с протогалактиками. Вместе с ними зарождаются и галактические нити, образующие космическую сеть.

Модель ученых из Протсмутского университета показала, что в местах пересечения холодных аккреционных потоков формируется внезапный коллапс плотных облаков обычной материи. В результате возникают короткоживущие звезды, либо сразу появляются черные дыры.

Исследователи показали, что для возникновения этого явления не требуется каких-либо особых механизмов. При помощи потоков холодного газа возникает турбулентность, в результате чего звезды могут формироваться лишь при условии достижения ими критической массы. Сразу после преодоления порогового значения плотная область внезапно коллапсирует. Таким образом, черные дыры могли появиться всего через 100 млн лет с момента Большого взрыва. Новое исследование выдвигает убедительные аргументы в пользу газового подхода, который не требует никакой новой физики.

В марте международная группа астрономов из Китая и Канады спрогнозировала столкновение двух черных дыр в галактике. По их прогнозам, оно должно произойти в течение ближайших трех лет.