Первенцы Вселенной: появились ли черные дыры раньше атомов
В центрах галактик скрываются черные дыры массой в миллионы и миллиарды солнц. Ученые десятилетиями спорят, откуда они взялись. Новое открытие опровергает популярные теории на этот счет и делает вопрос еще более загадочным. Возможно, перед нами долгожданное свидетельство существования первичных черных дыр — первых объектов во Вселенной
Астрономы обнаружили черную дыру массой в десятки миллионов солнц, уже существовавшую, когда возраст Вселенной составлял всего 5% от нынешнего. Подобные черные дыры обычно гнездятся в центрах галактик, и, как считается, образуются благодаря им. Но вокруг только что открытого объекта нет галактики — похоже, она еще не успела сформироваться. Это значит, что как минимум в некоторых случаях центральные черные дыры рождаются раньше самих галактик. Вопрос в том — как.
Монстры в центрах галактик
В центре Млечного Пути гнездится черная дыра массой в 4 млн солнц. Это отнюдь не рекорд: центральные черные дыры некоторых галактик достигают массы и в миллиарды солнечных.
Откуда мы знаем об их существовании? Сами черные дыры не испускают никаких излучений. Однако своей гравитацией они стягивают на себя окружающий газ. Часто вокруг черной дыры образуется целый диск вращающегося вокруг нее вещества. Каждый слой диска движется с собственной скоростью: чем ближе к черной дыре, тем быстрее. У самой границы черной дыры скорость вращения сравнима со световой.
Соседние слои диска вращаются с разной скоростью, поэтому в месте их соприкосновения возникает трение. Оно разогревает вещество до сотен миллионов градусов — в десятки раз больше, чем в центре Солнца. Раскаленная материя испускает разнообразные излучения, от рентгеновского до инфракрасного, а иногда и радиоволн. Возникает парадокс: черные дыры, которые не должны ничего излучать, превращаются в самые мощные «светильники» во Вселенной. Они выжимают энергию из материи в десятки раз эффективнее, чем термоядерные топки звезд.
Главное, чего мы не знаем о сверхмассивных черных дырах — это откуда они взялись. Есть две основные версии. Первый сценарий гласит, что облака межзвездного газа в центре галактики сжались под действием собственной гравитации и превратились в черную дыру. Второй говорит, что для образования сверхмассивных черных дыр нужны черные дыры поменьше. Они рождаются, когда догорают и взрываются массивные звезды. Каждая такая черная дыра имеет массу всего лишь в несколько десятков солнечных. Но, когда их много, они могут слиться в нечто более весомое. И уже на этот тяготеющий «зародыш» падает межзвездный газ.