«Невозможные» черные дыры ранней Вселенной получили объяснение согласно теории Хокинга.

В космосе можно наблюдать два основных типа черных дыр. Первый тип — черные дыры звездной массы, образованные в результате коллапса ядра "умершей" и очень массивной звезды. Второй тип — сверхмассивные черные дыры, находящиеся в центрах галактик.

Например, в центре Млечного Пути расположена черная дыра массой в четыре миллиона Солнц, а в галактике М87 центральная сверхмассивная черная дыра содержит целые миллиарды солнечных масс. Это не вызывает удивления у астрофизиков: за миллиарды лет существования у обоих объектов было достаточно времени, чтобы накопить такую массу.

Серьезные вопросы появились после начала работы космического телескопа "Джеймс Уэбб", который начал отправлять изображения самых удаленных галактик. Эти снимки запечатлели галактики такими, какими они были в первый миллиард лет существования Вселенной. Напомним, что Вселенной 13,8 миллиарда лет.

В этих молодых, практически только что образовавшихся галактиках наблюдаются черные дыры с массами не менее миллионов солнечных масс. Это означает, что в такой ранней Вселенной уже существовали примерно такие же черные дыры, как в центре нашей достаточно крупной галактики, которой примерно 12 миллиардов лет. Необходимо разобраться, как это возможно.

Этой задачей недавно занялись исследователи из Италии. Они поделились своими мыслями в статье для Journal of Cosmology and Astroparticle Physics (доступна на сервере препринтов arXiv.org).

Ученые отметили, что до сих пор в основном рассматривали два сценария образования сверхмассивных черных дыр. Первый сценарий: это результат слияния черных дыр звездной массы и постепенного поглощения окружающего вещества. Астрофизики объяснили, что такая версия для самых удаленных объектов не подходит: за считанные сотни миллионов лет после Большого взрыва нельзя было бы получить в центре галактики то, что мы наблюдаем в современном Млечном Пути.

Второй сценарий предполагает, что огромные массы вещества в молодой Вселенной схлопывались в черные дыры мгновенно. Однако и это не кажется ученым достаточно убедительным: по их словам, условия формирования таких "тяжелых семян" сверхмассивных черных дыр не совсем ясны. Поэтому исследователям пришлось обратиться к еще одной возможной альтернативе: они предположили, что черные дыры в центрах галактик — это множество объединенных гипотетических первичных черных дыр.

Идею о существовании таких объектов активно поддерживал Стивен Хокинг. Он предполагал, что сравнительно небольшие черные дыры возникли повсеместно во Вселенной вскоре после появления первого вещества: в самом начале Вселенная была еще компактной, поэтому материя была очень плотно упакована, и ее сверхплотные сгустки коллапсировали. Хокинг считал, что до сих пор непонятая темная материя состоит как раз из этих первичных черных дыр.

К сожалению, поиски этих объектов в космосе пока не увенчались успехом. Тем не менее, как подчеркнули итальянские астрофизики, если бы эти первичные черные дыры действительно существовали, то за первый миллиард лет Вселенной они могли бы сформировать именно то, что мы видим на снимках "Уэбба".

Существуют и альтернативные объяснения быстрого накопления массы черными дырами в древней Вселенной — модели циклической космологии. В этих моделях Вселенная с момента Большого взрыва уже имела множество черных дыр, так как они были унаследованы от предыдущих циклов Вселенной. Naked Science писал об одной из популярных концепций такого рода, теории Николая Горькавого.