Учёные считают, что гигантские чёрные дыры росли в газовых коконах

Астрономы столкнулись с одной из самых загадочных проблем в космологии – как самые массивные объекты во Вселенной успели сформироваться так быстро. С развитием мощных телескопов исследователи обнаруживают полностью сформированные галактики и колоссальные чёрные дыры всего через несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва. Этого времени не должно хватать для достижения таких невероятных размеров – ситуация напоминает обнаружение векового дуба, которому на самом деле всего год.

Проблема обострилась после открытия телескопом Уэбба крайне ярких "малых красных точек", существовавших когда Вселенной было меньше миллиарда лет и полностью исчезнувших в современную эпоху. Предполагается, что это компактные галактики, но их плотность при наблюдаемой массе кажется невозможной – они должны быть буквально забиты звёздами от края до края.

Вадим Русаков, астроном из Манчестерского университета и ведущий автор нового исследования, рассказал:

Им потребовалось бы производить звёзды со 100-процентной эффективностью, а мы не привыкли такое наблюдать. Галактики не могут производить звёзды с эффективностью выше 20 процентов, по крайней мере согласно нашим текущим знаниям.

Альтернативная гипотеза предполагает, что красные точки – это сверхмассивные чёрные дыры. Но и здесь возникают противоречия: объекты не демонстрируют рентгеновского излучения, характерного для таких образований. Если бы это действительно были чёрные дыры, они оказались бы "избыточно массивными" – весили бы почти столько же, сколько вся окружающая их галактика, что никогда не наблюдалось в обычных галактиках. Как подобное чудовище могло сформироваться в младенческом возрасте Вселенной – не менее озадачивающий вопрос.

Новое исследование предлагает элегантное решение. Русаков и его команда обнаружили, что газы в малых красных точках, по которым астрономы определяют массу невидимых чёрных дыр, движутся не так быстро, как считалось ранее. Если это так, то чёрные дыры примерно в 100 раз легче предыдущих оценок. Это означает, что мнимые "монстры" на самом деле просто молодые сверхмассивные чёрные дыры. Но почему тогда они не похожи на современные объекты этого типа?

Астрономы предполагают, что наблюдают ранее неизвестную стадию "кокона" в их эволюции – период, когда чёрная дыра питается плотной защитной оболочкой из ионизированного газа.

Они выглядят как развивающаяся бабочка или что-то в этом юном состоянии, которое растёт, обёрнутое в своего рода газ, также питающий его. Это определённо новое явление в том смысле, что люди не предсказывали существование такой коконной фазы в жизненном цикле сверхмассивных чёрных дыр.

Помимо питания чёрной дыры, кокон блокирует ожидаемое рентгеновское излучение, объясняя его отсутствие.

NASA впервые использовала ИИ-модель Claude для управления марсоходом Perseverance

Новые данные NASA указали, что толщина ледяной оболочки Европы составляет 29 километров

Существуют и другие гипотезы. Некоторые исследования предполагают, что красные точки – это необычно крошечные галактики, не успевшие раскрутиться до нормальной скорости вращения. Ещё более смелое предположение описывает их как "чёрнодырные звёзды" – объекты с ядром из чёрной дыры, окружённым сферой газа настолько плотной, что она напоминает внешние слои звезды. Но если Русаков и его коллеги правы, возникает фундаментальный вопрос, преследующий астрономов:

Галактика начинается со сверхмассивной чёрной дыры или со звёзд? Что первично – курица или яйцо?

В современной Вселенной чёрные дыры формируются из коллапса умирающих звёзд, но в самые ранние моменты существования космоса экстремальные условия могли порождать эти объекты повсеместно – задолго до рождения первых звёзд.