Обилию черных дыр в ранней Вселенной найдено объяснение

Черные дыры могли образоваться еще до появления первых звезд в ранней Вселенной, допустили физики-теоретики. Возможный механизм их формирования, связанный с теплом космического микроволнового фона, они описали на страницах Physical Review Letters. Эта идея, не требующая новой физики, может лучше объяснить природу маленьких красных точек, обнаруженных телескопом «Джеймс Уэбб» (JWST).

«“Джеймс Уэбб” находит гораздо больше черных дыр, чем большинство из нас, теоретиков, предсказывало даже в самых оптимистичных моделях. Вселенная просто кишит черными дырами», — говорит профессор Приямвада Натараджан.

Существует гипотеза, что первичные черные дыры образовались в результате мощных всплесков пространства-времени в ранней Вселенной, еще до появления звезд. Однако такие бурные процессы трудно согласовать со сравнительно слабыми флуктуациями реликтового излучения, оставшегося от первых эпох существования Вселенной. Теоретикам приходится вводить сложные новые законы физики, чтобы эта гипотеза работала.

Авторы работы предположили другой путь. Они исходили из того, что по ранней Вселенной двигались сравнительно слабые неоднородности темной материи, и показали, что зародыши крупных черных дыр могли формироваться внутри этих сгустков, причем горячее реликтовое излучение мешало газу и пыли схлопываться в более мелкие объекты. Эти черные дыры названы в статье «не совсем первичными» — их и наблюдает JWST. «Это случай, когда черная дыра может образоваться еще до появления звезд. И это меня действительно заинтересовало», — подчеркивает Натараджан.

«Что хорошо в этой модели — она опирается на менее умозрительную физику, чем традиционные сценарии образования первичных черных дыр. Разумеется, в конечном счете не обойтись без конкретных наблюдений. Необходимо увидеть какие-то сверхранние следы черных дыр — будь то гравитационные волны или результаты будущих наблюдений реликтового излучения, — чтобы подтвердить, что черные дыры действительно существовали в самые первые мгновения жизни Вселенной», — отмечает физик-теоретик Джон Ригэн из Мейнутского университета.

Исследователи уже готовятся к таким наблюдениям. Их следующий шаг — смоделировать предложенный процесс и выяснить, какой спектр излучения должен исходить от окрестностей «не совсем первичной» черной дыры. Эти предсказания можно будет сопоставить с данными JWST. Еще большие надежды они возлагают на запуск будущих космических телескопов, например PIXIE (Primordial Inflation Explorer), который сможет измерить спектр реликтового излучения с достаточной точностью.

Ученые объясняют загадочные «маленькие красные точки» ранней Вселенной

«Джеймс Уэбб» раскрыл тайну Маленьких красных точек из ранней Вселенной

Подписывайтесь и читайте «Науку» в MAX