Коллапс первых звезд мог привести к появлению сверхмассивных черных дыр
Космические гиганты, известные как сверхмассивные черные дыры, являются одними из самых загадочных объектов во Вселенной. Они располагаются в центрах большинства галактик, включая наш Млечный Путь, где находится объект Стрелец А* массой в четыре миллиона масс Солнца. Их гравитация настолько мощна, что не отпускает даже свет, и они оказывают глубочайшее влияние на формирование звезд и эволюцию целых галактик. Однако вопрос об их происхождении долгое время оставался одной из главных загадок астрофизики.
Новое исследование, проведенное под руководством теоретического астрофизика Джонатана Тана из Университета Вирджинии, предлагает свежий взгляд на эту проблему. Опираясь на многолетние исследования в области формирования звезд и планет, Тан разработал модель Pop III.1, которая объясняет рождение сверхмассивных черных дыр коллапсом звезд первого поколения, также известных как первичные звезды.
Согласно этой модели, первые звезды во Вселенной, так называемые звезды Населения III, сформировались из первичного водорода и гелия в среде, совершенно лишённой тяжёлых элементов. Отсутствие углерода, кислорода и металлов препятствовало эффективному охлаждению вещества, позволяя этим звездам достигать колоссальных масс — в сотни раз превышающих массу Солнца. Их гигантские размеры предопределили короткий жизненный цикл и стремительный коллапс, который привел к образованию первых черных дыр. Эти древние черные дыры стали «семенами», которые впоследствии росли, поглощая окружающую материю, и в итоге превратились в те сверхмассивные черные дыры, которые мы наблюдаем сегодня.
Кроме того, звезды Pop III.1 сыграли ключевую роль в ионизации водородного газа в ранней Вселенной, запустив процесс космической реионизации — ключевой фазы, коренным образом изменившую структуру и энергетический баланс мироздания. Этот период внезапного освещения космоса астрономы называют «Вспышкой».
Модель Pop III.1 также предлагает новый ракурс для решения некоторых крупных космологических проблем, таких как напряжение Хаббла, природа динамической темной энергии и аномалии, связанные с массами нейтрино.
Впрочем, у данной теории есть и альтернативы. Некоторые ученые полагают, что первичные черные дыры могли образоваться непосредственно из флуктуаций плотности в первые секунды после Большого Взрыва, либо в результате прямого коллапса массивных газовых облаков, миновавших стадию звезды. Предсказания модели Pop III.1 о сроках и масштабах реионизации также сталкиваются с вызовами при сопоставлении с данными наблюдений реликтового излучения.
Тем не менее, работа Джонатана Тана остается убедительной и многообещающей теорией, которая продолжает стимулировать научные дебаты о происхождении самых мощных объектов во Вселенной.