Физики-теоретики Валерио Фараони и Массимилиано Ринальди предложили новое объяснение загадке сверхмассивных черных дыр в ранней Вселенной.
Космический телескоп «Джеймс Уэбб» недавно обнаружил такие объекты в галактиках, которым всего несколько сотен миллионов лет. По стандартной теории они не должны были успеть вырасти до таких размеров — существует лимит скорости поглощения газа (предел Эддингтона).
Авторы работы пересмотрели математическое описание черных дыр. Обычно их моделируют как изолированные объекты в статическом пространстве, но это не соответствует реальности расширяющейся Вселенной. Они построили модели, в которых черная дыра взаимодействует с космическим фоном. Единственный жизнеспособный результат: черная дыра расширяется ровно с той же скоростью, что и Вселенная.
«Чтобы решить эту дилемму, мы отследили кажущийся горизонт черной дыры — границу, где гравитация становится настолько сильной, что свет не может покинуть ее. Единственный математически и физически жизнеспособный результат возникал, когда черная дыра в конечном итоге становилась сопутствующей космосу — иными словами, расширялась ровно с той же скоростью, что и Вселенная», — объясняют авторы исследования.
Это объясняет, почему ранние черные дыры оказались такими массивными: их размер частично обусловлен самим расширением пространства. Теория также может объяснить загадку «верхнего массового разрыва» — черных дыр, массы которых не соответствуют звездной эволюции, но которые регистрируют детекторы гравитационных волн LIGO и Virgo.
Важно: это не влияет на повседневную жизнь — силы, удерживающие атомы и планеты, намного сильнее расширения. Но для черных дыр, похоже, даже их гравитация не защищает от космического роста. Теория проверяема, и новые данные от «Уэбба» и других обсерваторий скоро смогут ее подтвердить.
Ранее Наука Mail писала о том, что черные дыры испаряются, и это подтвердила математическая модель.