После Большого взрыва Вселенная была раскаленной плазмой, слишком хаотичной для формирования любых структур. Сотни тысяч лет прошло, прежде чем смог образоваться первый атом водорода, и еще около 100 миллионов лет — прежде чем загорелись первые звезды. Большинство космологов считают, что именно звезды стали первыми крупными объектами во Вселенной, а черные дыры появились позже при коллапсе звезд. Но некоторые теоретики, включая Стивена Хокинга, предполагали, что в период инфляции сразу после Большого взрыва квантовые флуктуации могли спонтанно создать черные дыры еще до появления любых звезд.
Загадочный тусклый объект в глубине космоса может быть старше звезд
Международная команда астрономов и космологов с помощью космического телескопа Джеймс Уэбб обнаружили загадочный массивный объект в глубоком космосе, который может оказаться первичной черной дырой — образовавшейся еще до появления первых звезд. Если анализ наблюдений подтвердится, это заставит пересмотреть стандартную модель эволюции Вселенной.
Иллюстрация. Первичная черная дыра, собирающая материю для формирования первого поколения звезд. Robert Lea
Идея черных дыр родилась задолго до их обнаружения. В 1783 году английский философ Джон Мичелл, исходя из законов Ньютона, предположил существование «темных звезд» с такой концентрированной массой, что свет не может покинуть их гравитацию. Спустя более 100 лет Карл Шварцшильд и другие астрономы развили эту идею в рамках общей теории относительности Эйнштейна, показав, как сверхплотная звезда может коллапсировать до тех пор, пока пространство-время не замкнется само на себя. Первую черную дыру астрономы подтвердили лишь в 1972 году. С тех пор обнаружены тысячи таких объектов, включая сверхмассивные черные дыры в центрах галактик, регулирующие звездообразование.
Первичные черные дыры в ранней Вселенной.
Теперь астрономы обнаружили объект, который находится за пределами последних видимых галактик, в области, где существуют лишь протогалактики и формирующиеся космические структуры. Увидеть черную дыру напрямую невозможно, поскольку она поглощает свет, и астрономы обычно наблюдают излучение от падающей в черную дыру материи. Странный объект почти «голый», вокруг него мало вещества, поэтому он очень тусклый. Рядом с ним обнаружены в основном водород и гелий, оставшиеся после Большого взрыва, что нетипично для черной дыры, образованной из коллапсировавшей звезды. Работа опубликована на сервере препринтов arXiv.
Темная Вселенная будущего
Диаграмма, показывающая огромную разницу в массе между сверхмассивными черными дырами и гипотетическими первичными черными дырами.
Космолог Питер Коулз из Мейнутского университета в Ирландии отметил, что объект может оказаться чем-то иным не обязательно первичной черной дырой. Другие космологи предполагают, что это может быть черная дыра, образовавшаяся напрямую из газового облака без звездной стадии. Анализ продолжается и потребуются дополнительные наблюдения, возможно, с помощью еще более мощного телескопа.
Ученые считают, что даже, если черные дыры моложе звезд, именно черные дыры со временем станут доминирующей формой материи во Вселенной. Когда погаснут последние звезды, эра черных дыр только начнется, — они просуществуют несравнимо дольше всей звездной эпохи.