Предложена новая гипотеза образования сверхмассивных черных дыр

МОСКВА, 11 мар — РИА Новости. Ученые предположили, что сверхмассивные черные дыры, находящиеся в центре галактик, образовались в результате коллапса сверхмассивных звезд в ранней Вселенной. Такие звезды пока не удавалось наблюдать, но авторы надеются, что космический телескоп Джеймса Уэбба их обнаружит в ближайшее время. Результаты исследования опубликованы в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

В центре многих галактик находятся сверхмассивные черные дыры с массой 10⁵–10¹¹ масс Солнца. Однако происхождение этих гигантских объектов до сих пор остается загадкой. Существует несколько гипотез, наиболее очевидная из которых предполагает, что зародыши сверхмассивных черных дыр образовались после смерти первых массивных звезд в ранней Вселенной, а затем они начали собирать окружающий газ, пока, наконец, не превратились в сверхмассивные черные дыры.

Однако, многие ученые ставят эту теорию под сомнение, потому что самые массивные звезды, наблюдаемые в локальной вселенной, имеют массу около одной или двух сотен солнечных масс. Чтобы из них после смерти сформировались сверхмассивные черные дыры, наблюдаемые сегодня, темпы аккреции должны быть такие высокие, которые трудно представить в реальных условиях.

В соответствии с еще одной гипотезой, сверхмассивные черные дыры образуются при коллапсе больших газовых облаков и их превращении в релятивистскую звезду массой в несколько сотен тысяч солнечных масс или больше.

Астрофизики из Японии, Тайваня и России построили модель, в которой в качестве прародителей сверхмассивных черных дыр рассматриваются сверхмассивные сверхновые. По расчетам авторов, одну из таких сверхновых можно будет наблюдать с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST), который будет запущен в конце 2021 года.

Возможность существования релятивистских нестабильных сверхновых, образующихся при взрыве первичных сверхмассивных звезд массой 10⁴–10⁵ масс Солнца обосновал в своей исследовательской работе 2014 года один из авторов статьи Чен Ке-Юн из Института астрономии и астрофизики Тайваня (ASIAA).

"В ранней Вселенной может быть небольшое количество первых звезд с массой в десятки тысяч солнечных. Они, вероятно, являются прародителями сверхмассивных черных дыр в галактиках, потому что чем массивнее зародыш черной дыры, тем эффективнее он может поглощать окружающую материю. Таким черным дырам не нужно поддерживать высокую скорость аккреции, чтобы быстро расти", — приводятся в пресс-релизе ASIAA слова Чен Ке-Юна.

Теперь же, основываясь на теоретической модели сверхмассивной сверхновой, предложенной Ченом, ученые выполнили расчеты переноса излучения от древних звезд и доказали, что у предстоящей миссии JWST есть шанс наблюдать такую сверхновую, несмотря на то, что большинство сверхмассивных звезд должны были коллапсировать в черные дыры еще на самых ранних этапах развития Вселенной.

Если космический телескоп Джеймса Уэбба действительно зафиксирует первую массивную сверхновую, образование черных дыр из молодых сверхмассивных звезд можно будет считать доказанным.