Ученые до сих пор не знают, как некоторые черные дыры успели вырасти до миллиардов масс Солнца всего через несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва. Новое исследование показало, что ответ может дать космический телескоп Nancy Grace Roman Space Telescope, запуск которого NASA запланировало на 30 августа 2026 года.
Черные дыры сами не излучают свет, поэтому увидеть их напрямую невозможно. Однако иногда рядом оказывается звезда, которая подходит слишком близко. Под действием колоссальной гравитации звезда буквально разрывается на части. Газ начинает вращаться вокруг черной дыры, нагревается до миллионов градусов и становится ярче целой галактики. Такое явление называют событием приливного разрушения (Tidal Disruption Event, TDE).
По словам ведущего автора исследования Митчелла Кармена из Университета Джонса Хопкинса, именно такие вспышки позволят телескопу Roman находить черные дыры, которые невозможно обнаружить другими способами. Главное преимущество нового телескопа — чувствительность к ближнему инфракрасному диапазону. Из-за расширения Вселенной свет очень далеких объектов растягивается и смещается в инфракрасную область спектра. Именно поэтому Roman сможет регистрировать вспышки, свет от которых шел к Земле от 8 до 11 миллиардов лет.
Это значительно меньше, чем сможет обнаружить строящаяся Обсерватория имени Веры Рубин, которая будет регистрировать тысячи подобных вспышек ежегодно. Однако преимущество Roman заключается в другом: он увидит самые древние события, произошедшие во время так называемого «космического полудня» — периода 11−12 миллиардов лет назад, когда во Вселенной наблюдался пик образования новых звезд. Именно эта эпоха особенно важна для понимания роста первых сверхмассивных черных дыр.
Сегодня астрономы рассматривают два основных сценария происхождения сверхмассивных черных дыр. Первая гипотеза предполагает, что они выросли из небольших черных дыр массой в несколько сотен Солнц, оставшихся после гибели первых звезд. Со временем такие объекты поглощали газ и сливались друг с другом.
Вторая теория говорит, что некоторые черные дыры могли родиться уже очень массивными — с массой до миллиона Солнц. Такой сценарий предполагает прямой коллапс гигантских газовых облаков без промежуточного образования звезд. По мнению авторов исследования, именно количество обнаруженных событий приливного разрушения поможет определить, какая из этих моделей ближе к реальности.
Соавтор работы Суви Гезари из Университета Мэриленда отметила, что подсчет подобных вспышек на разных этапах истории Вселенной позволит проследить эволюцию популяции сверхмассивных черных дыр. После запуска 30 августа 2026 года телескоп Roman начнет масштабный обзор неба, регулярно наблюдая одну и ту же область площадью около 18 квадратных градусов — это примерно соответствует площади 90 полных лун на небосводе. Благодаря таким повторным наблюдениям астрономы смогут обнаруживать редкие космические вспышки и проверять прогнозы, полученные в новом исследовании.
Если расчеты подтвердятся, Roman поможет объяснить, каким образом самые большие черные дыры успели сформироваться на ранних этапах существования Вселенной — одну из главных нерешенных загадок современной астрофизики.
Также недавно физики создали лабораторный симулятор квантового хаоса черных дыр.