Одна з найстарших у Всесвіті. Вчені знайшли величезну чорну діру, яка може змінити наше розуміння формування галактик

На чорну діру COS-87259 падає величезна кількість газу і пилу, а тому вона активно «світить» енергією та викидає у простір надлишок гарячого матеріалу. Через те, що струмінь цього матеріалу проходить крізь саму галактику, а пил та газ «ховають» частину цього випромінювання, COS-87259 не світить, як маяк, крізь увесь Всесвіт. Внаслідок цього побачити її можна лише в середньому інфрачервоному діапазоні — вченим вдалося зробити це за допомогою радіообсерваторії ALMA (Atacama Large Millimeter Array) у Чилі.

Формування чорних дір

Зазвичай вчені розділяють чорні діри на два види — зоряної маси та надмасивні. Перші зазвичай формуються після колапсу одиночної масивної зірки, у якої закінчується паливо для термоядерного синтезу. Через це внутрішній тиск зменшується і, якщо зірка достатньо масивна, вона колапсує — під впливом гравітації ядро руйнується. Це призводить до яскравого вибуху — це явище вчені називають надновою — після якого і формується чорна діра невеликого розміру.

Що стосується надмасивних чорних дір, то їхнє походження й досі залишається предметом дискусій — причому цілком можливо, що вірною є не одна теорія. Так, розповсюдженою є думка, що надмасивні чорні діри виростають із менших чорних дір, що зливаються в одну. Причому чим більшою є чорна діра, тим сильнішою є її гравітація, яка притягує до себе не лише пил і газ всередині галактики, але й інші зірки та чорні діри.

Спостереження за раннім Всесвітом показують, що надмасивні чорні діри формувалися вже у перші сотні мільйони років після Великого вибуху. Це дивно, адже цього часу зовсім мало для появи таких величезних об'єктів.

Тому багато дослідників також припускають, що надмасивні чорні діри можуть формуватися внаслідок прямого колапсу, тільки замість однієї зірки чорну діру формує велетенська хмара газу. Для цього потрібні унікальні умови, як от наявність великої кількості холодного газу, проте ця теорія поки що не підтверджена.

Що не так з «новою» чорною дірою?

Чорна діра COS-87259, процес пошуку та дослідження якої описано у журналі Monthly Notices of The Royal Astronomical Society, може стати доказом цієї теорії. Досі подібних об'єктів у ранньому Всесвіті не спостерігалося, а тому ця знахідка може допомогти дослідникам зрозуміти, як надмасивні чорні діри встигли так швидко набрати масу.

Цікавим є те, що чорна діра знаходиться на ділянці неба, яку вчені вже неодноразово використовували для вивчення молодого Всесвіту. Проте досі подібних об'єктів у ранньому Всесвіті не спостерігалося. Нове відкриття важливе для розгадування однієї з найбільш інтригуючих загадок у космології: як надмасивні чорні діри встигли так швидко набрати масу.

Вважається, що для появи перших чорних дір мало пройти достатньо часу, щоб у Всесвіті спочатку з’явилися перші зірки — згідно з останніми оцінками, це приблизно 250−300 млн років після Великого вибуху. Ще мільйони років пішли б на те, щоб перші зірки почали помирати — і лише тоді почали б формуватися перші чорні діри. Тим не менш, незрозуміло, як у Всесвіті могли з’явитися надмасивні чорні діри, які важать в мільярди разів більше за Сонце вже через 750 млн років після Великого вибуху — згідно з сучасними моделюваннями, цього часу не вистачило б для формування настільки масивних об'єктів, яки вони були результатом злиття менших чорних дір.

Проте дослідники, які знайшли COS-87259, припускають, що цей стародавній космічний монстр може бути лише одним із тисячі надмасивних чорних дір, які заховані у ранньому Всесвіті.

Річ у тім, що нещодавно інша команда астрономів знайшла одразу шість стародавніх галактик, існування яких також не вписується у сучасну космологічну теорію. Вони також були занадто масивними та добре сформованими як для такого відносно молодого віку. Цікаво, що ці галактики були надзвичайно щільними, з великою кількістю зірок.

Теоретично це може пояснити і появу первинних надмасивних чорних дір на кшталт COS-87259 — якщо уявити, що ці зірки почали активно колапсувати, а утворені невеликі чорні діри поступово зливалися в одного гіганта. Наприклад, майже рік тому астрономи знайшли чорну діру GNz7q у галактиці з зірками того ж віку, що й COS-87259, проте вона була в 20 разів менш масивною та яскравою ніж чорна діра з нового дослідження.

Вчені впевнені, що подальші дослідження схожих об'єктів допоможуть нам краще зрозуміти не тільки еволюцію чорних дір, але й процес народження та розвитку ранніх галактик.