Астрономы предложили объяснение быстрому появлению сверхмассивных чёрных дыр и загадочных Little Red Dots, которые наблюдает космический телескоп James Webb. Согласно новым моделям, в ранней Вселенной плотные скопления звёзд создавали условия для многочисленных столкновений и последовательных слияний звёзд.
Как могли появиться «невозможные» чёрные дыры
Исследователи смоделировали развитие Вселенной в эпоху, когда звёздные системы были гораздо плотнее. При быстрых столкновениях звёзды разрушались, однако более медленные столкновения могли приводить к повторным слияниям. В результате формировалась одна исключительно массивная звезда — вплоть до объекта с массой, сопоставимой с массой целого звёздного скопления.
В конце жизни такая звезда, согласно моделям, могла коллапсировать непосредственно в чёрную дыру промежуточной массы. Такие объекты имеют от 100 до 100 000 масс Солнца и рассматриваются как возможные «семена» сверхмассивных чёрных дыр, масса которых достигает миллионов и миллиардов масс Солнца.
«Плотные звёздные скопления в нашей модели естественным образом становятся местом рождения массивных семян чёрных дыр», — заявила участница исследования Клэр Уильямс из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе. По её словам, та же среда могла обеспечивать чёрную дыру звёздами и газом, необходимыми для дальнейшего роста.
В современной Вселенной плотные области всё ещё существуют в центрах галактик, но они не подходят для такого сценария. Расположенные там сверхмассивные чёрные дыры ускоряют движение окружающих звёзд своим притяжением, поэтому столкновения происходят на больших скоростях и разрушают звёзды, не позволяя им последовательно сливаться в сверхмассивный объект.
Связь с Little Red Dots
Little Red Dots — компактные красноватые объекты ранней Вселенной, природа которых пока остаётся неясной. Одна из гипотез предполагает, что в их центре находятся быстро растущие чёрные дыры. Новые симуляции допускают другой вариант: эти объекты могли быть плотными и хаотичными звёздными скоплениями, где повторные столкновения создавали гигантские звёзды, а затем — чёрные дыры промежуточной массы.
Такая версия может объяснить и исчезновение Little Red Dots. Менее чем через миллиард лет после Большого взрыва Вселенная ещё не имела хорошо организованных спиральных галактик и была заполнена хаотичными областями звездообразования. По мере расширения и охлаждения космоса эти области стали основой более упорядоченных галактик, а условия для поддержания подобных скоплений исчезли. Поэтому Little Red Dots, согласно гипотезе, перестали существовать к тому времени, когда Вселенной исполнилось около двух миллиардов лет.
Работа исследовательской группы опубликована 26 октября в журнале The Astrophysical Journal.
