Образовались ли черные дыры сразу после Большого взрыва?

Как образовались сверхмассивные черные дыры? Что такое черная материя? В альтернативной модели того, как возникла Вселенная, по сравнению с "учебником" истории Вселенной, группа астрофизиков предлагает объяснить обе эти космические тайны так называемыми "первичными черными дырами".

Об этом рассказывают в Университете Майами.

Предлагая альтернативную модель возникновения Вселенной, команда астрофизиков предполагает, что все черные дыры — от крохотных, как булавочная головка, до покрывающих миллиарды километров — были созданы мгновенно после Большого взрыва, и на них приходится вся темная материя.

Такой вывод исследования, проведенного астрофизиками из Университета Майами, Йельского университета и Европейского космического агентства (ЕКА), предполагает, что черные дыры существовали с самого начала Вселенной и что эти первичные черные дыры могут быть до сих пор непонятной темной материей. Если подтвердятся данные, собранные после скорого запуска космического телескопа Джеймса Уэбба, то это открытие может изменить научное понимание происхождения и природы двух космических тайн: темной материи и черных дыр.

«Наше исследование предполагает, как бы выглядела ранняя Вселенная, если бы вместо неизвестных частиц темная материя была сделана черными дырами, образовавшимися во время Большого взрыва — как предложил Стивен Хокинг в 1970-х годах», — сказал Нико Каппеллути, доцент физики в Университете Майами и первый автор исследования, которое запланировано к публикации в The Astrophysical Journal.

«Это имело бы несколько важных последствий», — продолжил Каппеллути, расширивший в этом году исследование, начатое в Йельском университете им как докторантом Йельского центра астрономии и астрофизики. «Во-первых, нам не понадобится новая физика, чтобы объяснить темную материю. Более того, это помогло бы нам ответить на один из самых непреодолимых вопросов современной астрофизики: как могли сверхмассивные черные дыры в ранней Вселенной так быстро увеличиться? Учитывая механизмы, наблюдаемые сегодня в современной Вселенной, они не успели бы сформироваться. Это также решило бы давнюю загадку о том, почему масса галактики всегда пропорциональна массе сверхмассивной черной дыры в ее центре».

Темная материя – это первичные чёрные дыры?

Считается, что темная материя, никогда не наблюдавшаяся непосредственно, является большей частью материи во Вселенной и действует как каркас, на котором формируются и развиваются галактики. Кроме того, в центрах большинства галактик наблюдались черные дыры. Точка в пространстве, где материя так плотно сжата, что они создают интенсивную гравитацию.

В соавторстве с Приямвадой Натараджаном, профессором астрономии и физики Йельского университета и Гюнтером Хасингером, директором по науке ЕКА, новое исследование предполагает, что так называемые первичные черные дыры всех размеров составляют всю черную материю во Вселенной.

«Черные дыры разных размеров до сих пор остаются загадкой», – объяснил Хасингер. «Мы не понимаем, как сверхмассивные черные дыры могли вырасти столь огромными за относительно короткое время, доступное с момента существования Вселенной».

Новости по подобной теме:

		Вокруг Млечного Пути обнаружена странная звездная система
		Астрономы обнаружили крошечную черную дыру, неоднократно пробивающую газовый диск более крупной черной дыры
		Сверхмассивные черные дыры ненадолго просыпаются из глубокого сна благодаря измельченным ими звездам

Их модель изменяет теорию, впервые предложенную Хокингом и его коллегой-физиком Бернардом Карром. Эти комковатые участки могли коллапсировать в черные дыры.

Эта теория не получила научной поддержки, но Каппеллути, Натараджан и Хасингер предполагают, что она может быть справедлива с некоторыми небольшими изменениями. Их модель показывает, что первые звезды и галактики образовались вокруг черных дыр в ранней Вселенной. Они также предполагают, что первобытные черные дыры обладали способностью перерастать в сверхмассивные черные дыры, лакомясь газом и звездами поблизости, или слившись с другими черными дырами.

«Первичные черные дыры, если они существуют, вполне могут быть семенами, из которых образуются все сверхмассивные черные дыры, включая находящуюся в центре Млечного Пути», — сказал Натараджан. «Почему я лично считаю, что эта идея очень увлекательна, так это потому, как она элегантно объединяет две действительно сложные проблемы, над которыми я работаю, — исследование природы темной материи и образование и рост черных дыр — и решает их одним махом».

Первичные черные дыры также могут решить другую космологическую загадку: избыток инфракрасного излучения, синхронизированного с рентгеновским, обнаруженным от дальних тусклых источников, рассеянных по Вселенной. Авторы исследования сказали, что первичные черные дыры, возрастая, имели бы "точно" такую ​​же радиационную сигнатуру.

Будущие способы найти доказательства

И, что лучше всего, существование первичных черных дыр может быть доказано или опровергнуто в ближайшее время благодаря телескопу Уэбба, который планируется запустить из Французской Гвианы до конца года, и Космической лазерной интерферометрической антенне (LISA) под руководством ЕКА - миссии, запланированной на 2030-ые годы.

Разработанный НАСА, ЕКА и Канадским космическим агентством для замены космического телескопа Хаббла, Уэбб сможет заглядывать на более чем 13 миллиардов лет назад. Если темная материя состоит из первичных черных дыр, в ранней Вселенной вокруг них образовалось больше звезд и галактик, что и сможет увидеть космическая машина времени.

«Если первые звезды и галактики уже сформировались в так называемых "темных веках", Уэбб должен был бы увидеть их доказательства», – сказал Хасингер.

LISA тем временем сможет улавливать сигналы гравитационных волн от ранних слияний первичных черных дыр.

! Читайте еще интересные новости о космосе на сайте или следите за ними на Facebook.

• Черные дыры
• Темная материя
• Большой взрыв