Ученые указали на черные дыры, которые могут «помнить» Большой взрыв — Газета.Ru

Наука и технологии



Группа американских астрофизиков из Калифорнийского университета в Риверсайде и Колумбийского университета в Нью-Йорке предложила способ выявления среди сверхмассивных черных дыр тех, что первоначально росли не из материала обычных звезд, а из первичных черных дыр, родившихся вскоре после Большого взрыва. Статья об этом опубликована на сайте электронных препринтов arXiv.org

Самые крупные черные дыры образовались на удивление быстро, меньше, чем за миллиард лет, и теперь светят из глубин Вселенной в виде ярких квазаров. Теперь известно по крайней мере 200 сверхмассивных черных дыр, которые существовали, когда Вселенной не было еще миллиарда лет, и одна сверхмассивная черная дыра, образовавшаяся, когда Вселенная была моложе 700 млн лет.

В современную эпоху черные дыры формируются в результате гибели гигантских звезд, когда выгорает все их ядерное топливо. В результате коллапса такой звезды рождается черная дыра, масса которой в несколько десятков раз превышает массу Солнца. Эта черная дыра стягивает на себя окружающий материал, газ, и может также в дальнейшем сливаться с другими черными дырами, чтобы в конечном итоге, если ей повезет, получить статус «сверхмассивной». Проблема, однако, в том, что все эти процессы требуют изрядного количества времени. Когда Вселенной еще не было миллиарда лет, первые звезды и галактики лишь только начинали формироваться. Таким образом, появление сверхмассивных черных дыр в столь сжатые сроки находится за рамками известных астрофизических процессов.

Многие ученые считают, что квазары могли появиться достаточно рано лишь при условии, что их зародышем послужили не массивные звезды, а какие-то другие объекты, образовавшиеся в особых условиях в результате колебаний плотности первичного «бульона» непосредственно из нуклонов в первые мгновения Большого взрыва, еще до эпохи первичного нуклеосинтеза. Например, это могут быть первичные черные дыры с массами, превышающими сто миллионов солнечных масс.

Чтобы отличить такие сверхмассивные черные дыры от родившихся из обычных звезд, астрофизики предложили обратить внимание на их окрестности. Моделирование показывает, что вблизи первородных сверхмассивных черных дыр должны наблюдаться большие концентрации дейтерия и гелия, эти фракции могут быть увеличены по сравнению с «обычными» черными дырами более чем на 10%, а вот содержание лития, наоборот, должно быть уменьшено по крайней мере на 10%. Причем подобные аномалии будут наблюдаться на расстояниях до нескольких тысяч световых лет от такой черной дыры.

Читать  Образцы, доставленные «Чанъэ-5», говорят о недавней вулканической активности Луны

Свидетельства этих измененных изначальных содержаний дейтерия, гелия и лития могут все еще присутствовать в окрестностях черной дыры, если она еще не успела поглотить в достаточных количествах тот газ, что окружал первичные черные дыры, то есть процессы аккреции (выпадения вещества на черную дыру) не были еще достаточно активными. Изучение родительских галактик таких древних квазаров с очень большим красным смещением (то есть находящихся на максимальных расстояниях от Земли), а также их окрестностей самыми современными телескопами, вроде планируемого к запуску космического телескопа James Webb, может позволить выявить такие ключевые аномалии и подтвердить гипотезу о рождении на заре Вселенной большого количество первичных черных дыр.



Источник

Оцените статью