Учёные выдвинули гипотезу возникновения чёрных дыр

Учёные из итальянского университета Scuola Normale Superiore di Pisa предложили новую гипотезу, объясняющую происхождение сверхмассивных чёрных дыр (СМЧД) в ранней Вселенной. Согласно исследованию, опубликованному на arXiv, формирование этих объектов связано с первичными чёрными дырами (ПЧД), возникшими в специфических условиях ранней Вселенной.

Фото: commons.wikimedia by NASA/JPL-Caltech, PDM

Проблема заключается в том, что СМЧД, расположенные в центрах галактик и обладающие массами в миллиарды солнечных масс, появились очень рано — всего через несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва. Новая гипотеза предполагает, что ПЧД, образовавшиеся из коллапса плотных областей субатомной материи в самом начале существования Вселенной, стали "зародышами" будущих СМЧД.

Модель предполагает, что ПЧД, массой около 30 солнечных масс, мигрировали в центры тёмных галактических гало под действием динамического трения и аккреции барионного вещества. В гало они формировали плотные скопления, что приводило к слияниям и росту массы чёрных дыр.

Исследователи смоделировали взаимодействие ПЧД с окружающим газом и гало тёмной материи, чтобы объяснить формирование СМЧД из множества меньших черных дыр. Моделирование показало, что аккреция барионного вещества и потеря углового момента ПЧД привели к быстрому росту их массы.

Авторы также предполагают, что процесс формирования СМЧД сопровождался излучением гравитационных волн во время слияний ПЧД. Это предсказание может быть проверено с помощью будущего наземного телескопа Эйнштейна, способного детектировать гравитационные волны от чёрных дыр на протяжении всей истории Вселенной.

Уточнения

Сверхмасси́вная чёрная дыра́ — чёрная дыра с массой 10⁵—10¹¹ масс Солнца. Сверхмассивные чёрные дыры обнаружены в центре многих галактик, включая Млечный Путь.

Чёрная дыра́ — область пространства-времени, гравитационное притяжение которой настолько велико, что покинуть её не могут даже объекты, движущиеся со скоростью света, в том числе кванты самого света.