Согласно новому анализу данных космического телескопа Джеймса Уэбба, черные дыры не только существовали на заре времен, они породили новые звезды и способствовали образованию сверхзаряженных галактик.
Эти открытия переворачивают теории о том, как черные дыры формируют космос, бросая вызов классическому пониманию того, что они образовались после появления первых звезд и галактик. Вместо этого черные дыры, возможно, значительно ускорили рождение новых звезд в течение первых 50 миллионов лет существования Вселенной, мимолетного периода в ее 13,8-миллиардолетней истории.
"Мы знаем, что эти чудовищные черные дыры существуют в центрах галактик вблизи нашего Млечного Пути, но большим сюрпризом сейчас является то, что они присутствовали и в начале Вселенной и были почти как строительные блоки или семена для ранних галактик", - сказал ведущий автор Джозеф Силк, профессор кафедры физики и астрономии Университета Джона Хопкинса и Института астрофизики Парижского университета Сорбонны. "Они действительно усилили все, как гигантские ускорители звездообразования, что в корне меняет то, что мы считали возможным раньше, — настолько, что это может полностью перевернуть наше понимание того, как формируются галактики ".
Отдаленные галактики из самой ранней вселенной, наблюдаемые с помощью телескопа Уэбба, кажутся намного ярче, чем предсказывали ученые, и обнаруживают необычно большое количество молодых звезд и сверхмассивных черных дыр, сказал Силк.
Общепринятое мнение гласит, что черные дыры образовались после коллапса сверхмассивных звезд, а галактики образовались после того, как первые звезды осветили темную раннюю вселенную. Но анализ, проведенный командой Силка, предполагает, что черные дыры и галактики сосуществовали и влияли на судьбу друг друга в течение первых 100 миллионов лет. Если бы вся история Вселенной представляла собой 12-месячный календарь, эти годы были бы похожи на первые дни января, сказал Силк.
"Мы утверждаем, что выбросы из черных дыр раздавили газовые облака, превратив их в звезды и значительно ускорив скорость звездообразования", - сказал Силк. "В противном случае очень трудно понять, откуда взялись эти яркие галактики, потому что в ранней вселенной они обычно меньше. С какой стати они должны так быстро образовывать звезды?"
Черные дыры - это области космоса, где гравитация настолько сильна, что ничто не может избежать их притяжения, даже свет. Из-за этой силы они генерируют мощные магнитные поля, которые вызывают сильные штормы, выбрасывают турбулентную плазму и в конечном итоге действуют как огромные ускорители частиц, сказал Силк. По его словам, этот процесс, вероятно, объясняет, почему детекторы Уэбба обнаружили больше таких черных дыр и ярких галактик, чем ожидали ученые.
"Мы не можем точно разглядеть эти неистовые ветры или реактивные струи далеко-далеко, но мы знаем, что они должны присутствовать, потому что мы видим много черных дыр на ранних стадиях развития Вселенной", - объяснил Силк. "Эти мощные ветры, исходящие от черных дыр, разрушают близлежащие газовые облака и превращают их в звезды. Это недостающее звено, которое объясняет, почему эти первые галактики намного ярче, чем мы ожидали".
Команда Силка предсказывает, что молодая вселенная состояла из двух фаз. На первой фазе высокоскоростные потоки из черных дыр ускорили звездообразование, а затем, на второй фазе, потоки замедлились. Через несколько сотен миллионов лет после большого взрыва газовые облака разрушились из-за магнитных бурь сверхмассивных черных дыр, и новые звезды рождались со скоростью, намного превышающей ту, которая наблюдается миллиарды лет спустя в обычных галактиках, сказал Силк. Создание звезд замедлилось, потому что эти мощные выбросы перешли в состояние сохранения энергии, сказал он, уменьшая количество газа, доступного для образования звезд в галактиках.
"Мы думали, что вначале галактики образовались при коллапсе гигантского газового облака", - объяснил Силк. "Большой неожиданностью стало то, что в середине этого облака была большая черная дыра, — и это помогло быстро превратить внутреннюю часть этого облака в звезды со скоростью, намного большей, чем мы когда-либо ожидали. Итак, первые галактики были невероятно яркие."
Команда ожидает, что будущие наблюдения телескопа Уэбба с более точным подсчетом звезд и сверхмассивных черных дыр в ранней вселенной помогут подтвердить их расчеты. Силк ожидает, что эти наблюдения также помогут ученым собрать воедино больше сведений об эволюции Вселенной.
"Главный вопрос в том, с чего мы начинали? Солнце - это одна звезда из 100 миллиардов в галактике Млечный Путь, и в центре тоже находится массивная черная дыра. Какая связь между ними?" сказал он. "В течение года у нас будут гораздо лучшие данные, и на многие наши вопросы начнут получать ответы ".
Источник: Astrophysical Journal Letters, Университет Джона Хопкинса
Информация о космосе также есть в сообществе в ВК https://vk.com/fotoastronomiya
Дополнительные материалы
