Разгадана тайна роста сверхмассивных чёрных дыр в ранней Вселенной без «тяжёлых зародышей»
Учёные из Университета Мейнута (Ирландия) представили новое объяснение того, как чёрные дыры смогли так быстро набрать огромную массу в ранней Вселенной.
Согласно общепринятой теории, для формирования сверхмассивных чёрных дыр необходимы были так называемые «тяжёлые зародыши» — чёрные дыры, изначально обладающие массой в десятки тысяч раз больше массы Солнца. Однако новое исследование показывает, что даже небольшие чёрные дыры, так называемые «лёгкие зародыши», могли быстро расти при определённых условиях.
Авторы работы провели компьютерное моделирование, которое показало, что в плотной, богатой газом среде ранних галактик чёрные дыры могли испытывать короткие периоды «сверхэддингтоновской аккреции» — поглощения вещества с темпом, превышающим теоретический предел, при котором давление излучения от нагретого падающего вещества уравновешивает гравитационное притяжение. Это позволяло чёрным дырам ранней Вселенной быстро увеличиваться в размерах, достигая массы в десятки тысяч раз больше солнечной.
Результаты работы заполняют пробел между первыми звёздами и сверхмассивными чёрными дырами, которые появились гораздо позже. Полученные данные также важны для будущей миссии LISA (Laser Interferometer Space Antenna) Европейского космического агентства и NASA, запуск которой запланирован на 2035 год.
LISA — космический гравитационно-волновой детектор, предназначенный для обнаружения гравитационных волн в диапазоне низких частот, недоступном для наземных обсерваторий. LISA будет состоять из трёх космических аппаратов, образующих треугольник со сторонами в 2,5 миллиона километров. Ожидается, что LISA сможет регистрировать слияния чёрных дыр малой массы в ранней Вселенной.
«Будущие наблюдения гравитационных волн в рамках этой миссии, возможно, смогут обнаружить слияния этих крошечных, ранних, быстрорастущих новорождённых чёрных дыр», — отметил доктор Джон Риган, руководитель исследовательской группы.