Астрономы нашли "первичную черную дыру", которая могла появится сразу после Большого взрыва

Древняя и "почти голая" черная дыра, которая, по мнению астрономов, могла образоваться в первую долю секунды после Большого взрыва, была обнаружена космическим телескопом имени Джеймса Уэбба.

Если будет подтверждено, что это так называемая первичная черная дыра, теоретический класс объектов, существование которых предсказывал Стивен Хокинг, но которые никогда ранее не наблюдались, открытие перевернет существующие теории о Вселенной, пишет The Guardian.

До сих пор общепринятой точкой зрения было то, что сначала появились звезды и галактики, а черные дыры образовались только тогда, когда у самых первых звезд закончилось топливо и они коллапсировали под действием собственной гравитации.

Однако последние наблюдения космического телескопа кажутся несовместимыми с этой теорией. 

«Эта черная дыра практически голая, - говорит профессор Кембриджского университета Роберто Майолино. - Это действительно сложная задача для теорий. Похоже, что эта черная дыра образовалась без какой-либо предшествующей ей галактики».

Предполагается, что первичные черные дыры образовались в первые доли секунды после Большого взрыва в результате коллапса более плотных и горячих областей. В этом сценарии черные дыры разных размеров были вплетены в ткань космоса практически с самого начала и служили гравитационными карманами, вокруг которых начали скапливаться пыль и газ, образовавшие первые галактики. Хокинг выдвинул эту теорию в 1970-х годах, но за прошедшие десятилетия она не получила наблюдательных подтверждений, и с тех пор ее стали считать спекулятивной и «экзотической».

Последние наблюдения были сосредоточены на «маленькой красной точке», известной как QSO1, возраст которой составляет более 13 миллиардов лет, когда Вселенной было всего 700 миллионов лет. Это одна из множества подобных точек, обнаруженных телескопом. Они настолько красные, настолько компактные и настолько яркие, что астрономы пришли к выводу, что это, вероятно, древние сверхмассивные черные дыры.

Обычно считается, что черные дыры изначально маленькие и со временем разрастаются, поглощая звезды, поэтому ученые недоумевают, как эти черные дыры стали такими большими на столь раннем этапе истории Вселенной.

Несмотря на огромную удаленность QSO1, астрономам удалось отследить орбитальную скорость вращающегося гало из газа и пыли. Масса центральной черной дыры составила 50 млн солнечных масс, а общая масса окружающего ее материала составила менее половины этой массы.

«Это резко контрастирует с тем, что мы наблюдаем в нашей локальной Вселенной, где черные дыры в центрах галактик [например, Млечного Пути] примерно в тысячу раз менее массивны, чем их родительская галактика», - говорит Майолино.

В ходе отдельного анализа было обнаружено, что светящаяся материя вокруг черной дыры химически «чиста» и состоит почти исключительно из водорода и гелия — двух элементов, оставшихся после Большого взрыва. Отсутствие более тяжелых элементов, образующихся в звездах, подтверждает отсутствие значительного звездообразования вблизи черной дыры.

«Эти результаты меняют парадигму, - сказал Майолино. - Здесь мы наблюдаем образование огромной черной дыры практически без галактики, насколько можно судить по имеющимся данным».

Другой способ, которым это могло произойти, — это коллапс огромного газопылевого облака в ранней Вселенной непосредственно в черную дыру, а не фрагментация и образование звезд. Однако, согласно прогнозам, для «прямого коллапса» требуются весьма специфические условия окружающей среды, которые не наблюдались, что заставляет ученых отдавать предпочтение версии о первичной черной дыре.

Профессор Эндрю Понтцен, космолог из Даремского университета, не принимавший участия в исследовании, сказал: "Подтверждение изначального происхождения черных дыр будет иметь глубокие последствия для фундаментальных законов физики".