Черная дыра на заре Вселенной: открытие, которое может изменить космологию

Что появилось первым — галактики или черные дыры? Этот фундаментальный вопрос долгое время остается в центре споров среди астрофизиков. Согласно общепринятой модели, галактики формировались из гигантских облаков газа, постепенно сжимаясь под действием гравитации, и лишь затем в их центрах зарождались сверхмассивные черные дыры, медленно поглощая окружающее вещество. Однако новое открытие, сделанное с помощью самого мощного космического телескопа в истории, может кардинально изменить эту картину. Ученые, возможно, впервые обнаружили прямое свидетельство существования первичных черных дыр — объектов, возникших не в результате гибели звезд, а в первые мгновения существования Вселенной.

Открытие было сделано благодаря наблюдениям космического телескопа Джеймс Уэбб (JWST), чья чувствительность позволяет заглянуть в эпоху, когда Вселенной было всего несколько сотен миллионов лет. В ходе анализа телескоп выявил необычные объекты, известные как «маленькие красные точки» (Little Red Dots, LRD) — компактные, тусклые и чрезвычайно далекие источники инфракрасного излучения.

Сначала их считали молодыми галактиками, но дальнейшее изучение показало, что за этим скромным свечением может скрываться что-то гораздо более грандиозное. Под руководством астрофизика Игнаса Юоджбалиса из Кембриджского университета международная команда ученых провела детальное исследование одного из таких объектов — QSO1. В результате прямого измерения его массы выяснилось, что этот объект может представлять собой черную дыру с массой, эквивалентной 50 миллионам Солнц. Такой масштаб поражает, особенно если учитывать, насколько рано во Вселенной она существует.

Еще более удивительно то, что вокруг этой черной дыры обнаружена лишь крошечная галактика — ее размеры и масса явно не соответствуют масштабу центрального объекта. Обычно сверхмассивные черные дыры и их галактики растут вместе, находясь в сложном гравитационном балансе. Однако в случае QSO1 черная дыра явно «опережает» свою галактику в развитии.

Ученые описывают ее как «почти голую» — вокруг нее практически нет плотного ореола звезд и газа, который обычно окружает такие объекты. Это наблюдение ставит под сомнение традиционные представления о процессе формирования черных дыр и заставляет задуматься: а что если они не являются продуктом эволюции галактик, а, наоборот, их инициаторами?

Идея о существовании первичных черных дыр не нова. Ее еще в 1970-х годах предложил Стивен Хокинг, предположив, что в условиях экстремальной плотности материи в первые моменты после Большого взрыва могли образовываться черные дыры напрямую из флуктуаций пространства-времени, без участия звезд. Однако до сих пор прямых доказательств их существования не было. Открытие QSO1 может стать первым весомым аргументом в пользу этой теории. Если черная дыра действительно сформировалась в первые микросекунды жизни Вселенной, она имела достаточно времени, чтобы начать активно расти, притягивая окружающее вещество в процессе аккреции. Более того, ее мощное гравитационное поле могло играть ключевую роль в сборке материи, способствуя формированию самой галактики вокруг себя — то есть черная дыра не просто живет в галактике, она может быть ее архитектором.

Как подчеркивают исследователи, пока рано делать окончательные выводы. Результаты, опубликованные на сервере препринтов arXiv, еще предстоит подтвердить независимыми наблюдениями. Ученые планируют изучить другие LRD и измерить массы далеких сверхмассивных черных дыр, чтобы понять, является ли QSO1 уникальным явлением или частью более широкой картины.

Если подтвердится, что подобные гиганты существовали повсеместно в ранней Вселенной, это может объяснить и другие загадки — например, как так быстро появились черные дыры с миллиардами солнечных масс, обнаруженные на огромных расстояниях. Возможно, ключ к этим тайнам лежит не в сверхбыстром росте звездных остатков, а в существовании первичных черных дыр, зародившихся в самом начале времен.