Това е простото обяснение за бързата поява на свръхмасивни черни дупки във Вселената

Изстрелването на космическия телескоп „Джеймс Уеб“ доведе до откриването на много свръхмасивни черни дупки (СЧД) в ранната Вселена, за които нямаше обяснение – те просто не са имали време да нараснат до наблюдаваните маси. Това принуди учените да преосмислят еволюцията на тези обекти, чиито варианти рядко бяха разглеждани в предишните хипотези.

Ново изследване в тази област оборва един от вариантите, разкривайки просто обяснение за наблюдаваните процеси.

„Семената“ на свръхмасивните черни дупки биха могли да възникнат при три сценария: от колапс на газови облаци от първична материя, по време на директен колапс на мъртви звезди и в плътни звездни купове, където честите сливания на черни дупки са неизбежни – там е много пренаселено. Ситуацията се влоши от откриването на „малки червени точки“ – вероятно свръхмасивни черни дупки в центровете на галактиките, които се появиха около 500 милиона години след Големия взрив и изчезнаха един милиард години по-късно.

За да проверят една от хипотезите за ускорен растеж на СЧД, астрофизици от Колумбийския университет създават симулация на галактика джудже, за да възпроизведат максимално подробно първите 700 милиона години от нейната еволюция. След 6-месечна обработка на данните на суперкомпютъра Zaratan на Университета в Мериленд с помощта на подобрен модел за емулация на процесите на звездообразуване учените откриха произхода на вероятния ускорен растеж на черните дупки.

Моделирането показва, че в условията на плътни звездни купове в ранната Вселена ефективността на превръщането на газа в нови звезди е достигала 80% вместо сегашните 2%.

По този начин раждането на звездите в древността е протичало на вълни и е наподобявало експлозия. В частност, тяхната имитация показвала две експлозивни вълни на звездообразуване, като част от звездите след смъртта си се превръщали в черни дупки със звездна маса. След това тези черни дупки, сякаш са във водовъртеж се устремявали към центъра на галактиката, образувайки нещо като купове от черни дупки в условията на най-висока плътност на звездите и материята. Последвалите многобройни сливания довели до акреция на маса и в крайна сметка до бързата поява на свръхмасивни черни дупки в центровете на галактиките.

Учените показаха, че не е необходима „нова физика“, за да се обясни защо свръхмасивните черни дупки набират маса по-бързо от границата, позволена от известните закони на физиката. В зората на Вселената цялата материя се е намирала в състояние на екстремна плътност на материята, което е поставило началото на цялата верига на еволюция на СЧД. Днес тези многократни сливания не се откриват от гравитационно-вълновите обсерватории. В бъдеще се планира в космоса да бъдат разположени лазерни интерферометри, които да създадат база с дължина десетки или стотици хиляди километри. Това ще позволи да се потвърди това моделиране.