Астрофизики из Техасского университета во главе с Шинго Хирано (Shingo Hirano) предложили и подтвердили расчетами новую теорию формирования сверхмассивных черных дыр. Статью об этом, опубликованную в журнале Science, пересказывает сайт этого журнала.
Сверхмассивные черные дыры нередко обнаруживаются в центре галактик. Но как они образовались в таком большом количестве? Известно, что когда Вселенной «исполнился» всего миллиард лет, некоторые сверхмассивные черные дыры уже весили в миллиард раз больше нашего Солнца. Это слишком много, чтобы они могли появиться за столь короткий (по вселенским масштабам) срок в результате слияния черных дыр поменьше, образовавшихся традиционным путем (при коллапсе звезд).
Проделанные ранее компьютерные симуляции показали, что свехмассивные черные дыры теоретически могли образовываться при коллапсе огромных облаков быстро заворачивающегося в воронку раскаленного газа. Но тогда непонятно, что поддерживало газ в раскаленном состоянии достаточно долго, чтобы он мог накопиться до критической массы. Поскольку если бы какие-то участки газового облака начали охлаждаться, в них бы началось формирование звезд, излучение которых «сдуло» бы весь остальной газ, не дав ему собраться в облако.
Высказывалось предположение, что держать газ в нагретом состоянии могло ультрафиолетовое излучение соседних галактик. Однако такое соседство, по современным представлениям, слишком редко встречается, чтобы в результате образовалось наблюдаемое сегодня количество сверхмассивных черных дыр.
Хирано с коллегами предложили другое объяснение. Согласно их теории, на заре существования Вселенной обычная материя и темная двигались не синхронно, как сейчас. Первая, в виде межзвездных облаков газа, завивалась на огромных скоростях вокруг второй — более медленной и холодной. Расчеты показали, что если такой вихрь был достаточно силен, и встречал на своем пути достаточно большой сгусток темной материи, в результате газ мог, минуя стадию формирования звезд, сколлапсировать как раз в сверхмассивную черную дыру.
Рассчитанная техасскими учеными вероятность такого события как раз примерно соответствует количеству сверхмассивных черных дыр, которое мы наблюдаем во Вселенной сейчас.
Астрофизик Прия Натарайян (Priya Natarajan) из Йеля, комментируя работу коллег, отмечает достигнутый ими «вычислительный прогресс». Однако при этом оговаривается, что смоделированные процессы происходили очень давно, на ранней стадии развития Вселенной, поэтому подтвердить точность моделирования — во всяком случае, напрямую — не представляется возможным. «Мы никогда не увидим этот газ действительно накапливающимся и коллапсирующим», — подчеркнул Натарайян.
