Основой для разгадки стали хаотические условия, существовавшие в первые сотни миллионов лет после Большого взрыва. Плотная и богатая газом среда в молодых галактиках провоцировала короткие, но мощные вспышки так называемой сверхэддингтоновской аккреции. В эти периоды черные дыры поглощали окружающее вещество с интенсивностью, которая теоретически должна была отталкивать материю излучением, но этого не происходило. Данный процесс обеспечил стремительный рост первых поколений черных дыр, которые изначально имели небольшие размеры.
Как пояснил Даксал Мехта, аспирант кафедры физики Университета Мейнут (Ирландия) и ведущий автор работы, ранее считалось, что небольшие черные дыры звездной массы неспособны быстро достичь гигантских размеров, наблюдаемых в центрах ранних галактик. Однако моделирование продемонстрировало, что при определенных условиях они могут увеличиваться экстремально быстро. Это открытие ставит под вопрос прежние представления о необходимости существования изначально тяжелых зародышей черных дыр для объяснения появления сверхмассивных объектов.
По словам доктора Джона Регана, руководителя исследовательской группы, тяжелые семена черных дыр требуют редких условий для своего образования. Новые данные показывают, что для роста до сверхмассивных масштабов могли быть достаточны и обычные черные дыры, возникшие после гибели первых звезд. Работа также меняет понимание среды ранней Вселенной, которая, как показали симуляции, была более турбулентной и содержала больше массивных черных дыр, чем предполагалось.
Результаты исследования имеют значение для будущих космических миссий, в частности, для запланированного на 2035 год запуска лазерной интерферометрической космической антенны LISA. Наблюдения за гравитационными волнами могут в будущем позволить зафиксировать слияния тех самых ранних и быстрорастущих черных дыр, о которых рассказывает симуляция. Исследование было опубликовано в журнале Nature Astronomy.
Ранее Наука Mail рассказывала, что кубсат «Геоскана» зафиксировал гамма-всплеск из ранней Вселенной.
