Предложено новое объяснение быстрому росту сверхмассивных черных дыр

Сверхзвуковые течения газа могли существенно ускорить процесс набора массы черными дырами в ранней Вселенной. Это объяснение может позволить разобраться с давней нерешенной проблемой в астрофизике. Статья с результатами исследования опубликована в журнале Science.

Теория гласит, что рост черных дыр не может происходить со сколько угодно большой скоростью: при падении большого количестве вещества оно будет нагреваться при подлете и создавать излучение, препятствующее дальнейшему увеличению количества падающей в дыру материи. Однако наблюдения показывают, что во Вселенной существует достаточно много черных дыр, набравших массу в миллиарды солнечных всего за первый миллиард лет после Большого взрыва.

Для прояснения этой ситуации сотрудники Техасского университета в Остине в новой теоретической работе промоделировали условия в ранней Вселенной. Ученые рассмотрели рост черных дыр в гало из темной материи, сквозь которые движутся сверхзвуковые потоки газа. В работе показывается, что в местах, где наиболее интенсивные потоки пересекали сгустки темной материи, вместо фрагментации и формирования звезд газ мог собираться в большие облака. Когда такие объекты становились достаточно большими, они могли коллапсировать под действием собственной гравитации, что в итоге приводило к формированию дыры массой два миллиарда Солнц всего за 800 миллионов лет.

Зародыши черных дыр образовываются в этой модели экстремально рано — намного раньше, чем обсуждается в большинстве работ. Однако чем раньше они появились, тем сложнее будет непосредственно наблюдать их. Следующее поколение больших телескопов, возможно, позволит справиться с этой задачей.