Учёные раскрыли загадку роста сверхмассивных чёрных дыр в молодой Вселенной

22.04.2025 15:00:00 | iXBT.com

Астрофизики предложили новый механизм, объясняющий, как сверхмассивные чёрные дыры успевали набрать колоссальную массу всего за первый миллиард лет после Большого взрыва. Оказалось, ключевую роль сыграли массивные «сгустки» газа и молодых звёзд, которые, словно конвейер, направляли вещество к центру галактик. Это открытие, основанное на данных телескопов «Джеймс Уэбб», «Хаббл» и VLT, переворачивает представления о ранней эволюции Вселенной.

Ранние галактики, в отличие от современных спиральных, напоминали турбулентные скопления, где из-за гравитационных нестабильностей формировались гигантские сгустки массой в миллионы Солнц. Эти структуры, активно рождавшие звёзды, постепенно смещались к центру галактики под действием гравитационного «торможения» — их движение замедлялось из-за взаимодействия с тёмной материей в галактическом гало. Попадая в центральную область, сгустки разрушались, а их вещество поглощалось чёрной дырой. Даже если она захватывала лишь 1% массы, этого хватало для взрывного роста.

Цветное изображение галактики GSz5BH, сделанное телескопом «Джеймс Уэбб». Красный, зелёный и синий цвета показывают излучение водорода, кислорода и магния. Видны три зелёных сгустка (C, K2, K3) и яркая жёлтая точка в центре (K1). Голубые пятна вокруг — другие галактики. Справа — фото GSz5BH в ультрафиолете, видимом свете и инфракрасном диапазоне. Источник: arXiv:2504.13664

Яркий пример — галактика GSz5BH, наблюдаемая в эпоху, когда Вселенной было около миллиарда лет. Её изучение показало: ежегодно к центру поступает не менее 14 солнечных масс вещества. При эффективности аккреции в 1% чёрная дыра массой 30 миллионов Солнц могла сформироваться всего за несколько сотен миллионов лет. Остальные 99% массы, по расчётам, участвовали в создании балджа — плотного звёздного скопления в ядре галактики.

Этот механизм объясняет, почему данные «Джеймса Уэбба» выявили так много массивных чёрных дыр в ранних галактиках. Традиционные модели, предполагающие плавную аккрецию газа, не успевали бы «разогнать» рост до наблюдаемых значений. Сгустки же действовали как импульсные ускорители, особенно в условиях высокой турбулентности и обилия газа.

Дальнейшие наблюдения за аналогичными галактиками помогут уточнить, насколько универсален этот процесс. Учёные прогнозируют, что открытие изменит подход к моделированию эволюции галактик, сделав «сгустковый» сценарий ключевым элементом в истории роста сверхмассивных чёрных дыр.

Подробнее