Исследователи Johns Hopkins с помощью данных космического телескопа James Webb проверили гипотезу о том, что так называемые маленькие красные точки могут быть первичными чёрными дырами. В качестве примера они изучили объект QSO1, существовавший примерно через 700 млн лет после Большого взрыва. Работа опубликована в журнале Physical Review Letters.
Чёрные дыры до появления звёзд
Обычные астрофизические чёрные дыры, как правило, связывают с гравитационным коллапсом звёзд. Первичные чёрные дыры, если они существуют, должны были появиться ещё в ранней Вселенной — до рождения первых звёзд, галактической пыли и тяжёлых химических элементов.
«Они возникают благодаря физике ранней Вселенной, которая предшествовала первым звёздам, когда пространство и время расширялись экспоненциально», — отметил соавтор исследования Валерио Де Лука, постдокторант кафедры физики и астрономии Johns Hopkins.
Астрономы рассматривают маленькие красные точки на изображениях JWST как возможные компактные объекты с горячими вращающимися дисками из газа, энергии и пыли. Такие диски могут окружать обычные чёрные дыры, но в теории некоторые из них способны быть связаны и с первичными.
Что показало моделирование QSO1
QSO1 выбрали для проверки гипотезы из-за его возраста, размеров и состава. В отличие от других маленьких красных точек, объект почти полностью состоит из водорода и гелия — первых элементов, сформировавшихся во Вселенной, — и практически не содержит более тяжёлых элементов, появившихся позднее.
Учёные смоделировали три сценария, при которых первичная чёрная дыра могла бы вырасти до размеров QSO1 и сформировать окружающий её диск. Наиболее вероятным оказался вариант, в котором первоначально небольшая чёрная дыра постепенно поглощала окружающий газ и энергию, увеличиваясь до размеров наблюдаемого объекта.
«Мы показали, что некоторые сценарии более вероятны, чем другие», — сказал соавтор работы Лорис Дель Гроссо. По словам исследователей, результат не доказывает первичное происхождение QSO1, но делает такую возможность более обоснованной.
Как найти доказательство
Следующим этапом станет изучение примерно 100 уже обнаруженных и каталогизированных маленьких красных точек. Исследователи хотят оценить, сколько из них потенциально может быть связано с первичными чёрными дырами.
Для окончательного подтверждения гипотезы потребуется обнаружить чёрную дыру, которая была бы либо слишком лёгкой для астрофизического происхождения, либо настолько древней, что появилась до первых звёзд. Прямых свидетельств существования первичных чёрных дыр пока нет. Их открытие помогло бы понять, какие процессы происходили во Вселенной сразу после Большого взрыва.
