«Неможливі» чорні діри раннього Всесвіту пояснили за Хокінгом.

У космосі спостерігають чорні діри двох основних типів. Перший — чорні діри зоряної маси, що є результатом колапсу ядра "мертвої" та дуже масивної зірки. Другий — надмасивні чорні діри в центрах галактик.

Наприклад, в центрі Чумацького Шляху знаходиться чорна діра масою в чотири мільйони Сонць, а в галактиці М87 центральна надмасивна чорна діра містить цілі мільярди сонячних мас. Це не дивує астрофізиків: за довгі мільярди років існування у обох об'єктів було достатньо часу, щоб набрати таку вагу.

Серйозні питання виникли після того, як космічний телескоп «Джеймс Вебб» почав надсилати знімки найвіддаленіших галактик. Вони зафіксовані на цих зображеннях такими, якими були в перший мільярд років існування Всесвіту. Нагадаємо, йому 13,8 мільярда років.

В цих молодих, практично тільки що народжених, галактиках спостерігають чорні діри з масами як мінімум у мільйони Сонць. Тобто в такій ранній Вселенній вже існували приблизно такі ж чорні діри, як в центрі нашої досить великої галактики, якій приблизно 12 мільярдів років. Потрібно розібратися, як таке може бути.

Цією метою нещодавно зайнялися дослідники з Італії. Своїми міркуваннями вони поділилися в статті для Journal of Cosmology and Astroparticle Physics (доступна на сервері препринтів arXiv.org).

Вчені зазначили, що до тепер в основному розглядали два сценарії формування надмасивних чорних дір. Перший варіант: це результат злиття чорних дір зоряної маси та поступового поглинання навколишньої речовини. Як пояснили астрофізики, така версія для найвіддаленіших об'єктів не підходить: за рахунок сотень мільйонів років після Великого вибуху таким способом не можна було б отримати в центрі галактики те, що ми маємо в сучасному Чумацькому Шляху.

Другий сценарій передбачає, що величезні маси речовини в молодій Всесвіті схлопувалися в чорні діри відразу. Але і це в очах вчених не виглядає достатньо переконливо: за їхніми словами, умови формування таких "важких насіння" надмасивних чорних дір не в цілому ясні. Тому дослідникам довелося звернутися до ще однієї можливої альтернативи: вони припустили, що чорні діри в центрах галактик — це безліч зібраних воєдино гіпотетичних первинних чорних дір.

Версію про існування таких об'єктів активно відстоював Стівен Гокінг. Він підозрював, що порівняно невеликі чорні діри повсюдно виникли у Всесвіті незабаром після того, як її заповнило перше речовина: на самому початку Всесвіт ще був компактним, тому матерії мало бути дуже тісно, і її сверхплотні скупчення колапсували. Гокінг вважав, що до сьогодні непонята темна матерія складається саме з цих первинних чорних дір.

На жаль, пошуки цих об'єктів у космосі поки безуспішні. Але, як підкреслили італійські астрофізики, якби ці первинні чорні діри справді існували, то з них за перший мільярд років Всесвіту легко могло сформуватися те, що ми бачимо на знімках «Вебба».

Існують і альтернативні пояснення швидкому набору мас чорними дірами давньої Вселенної — моделі циклічної космології. У них Всесвіт з самого Великого вибуху вже мав чимало чорних дір, оскільки вони дісталися йому від попередніх циклів Всесвіту. Naked Science писав про одну з популярних концепцій такого роду, теорії Миколи Гіркава.