Из жизни черных дыр
Черные дыры продолжают привлекать внимание астрофизиков, космологов, астрономов. Ряд проблем, – скажем, загадка того, как в ранней Вселенной успевали появиться сверхмассивные черные дыры, – рождает смелые гипотезы. Например, о древних черных дырах, которые остались от прежнего цикла сжатия, потому что данная гипотеза требует модели цикличной Вселенной. Такая модель не нова, впервые она была предложена еще в 1930-х годах, ее поддерживал Альберт Эйнштейн, тем не менее она не стала превалирующей. Новое развитие модель цикличной Вселенной получила в начале 2000-х годов. Связь ее с древними черными дырами – интересная гипотеза.
Еще одна новация – первичные черные дыры, которые могли образоваться в первые секунды после Большого взрыва в экстремально плотной среде ранней Вселенной, причем их массы варьировались от крошечных до тех, которые мы относим к сверхмассивным. Но авторы этой гипотезы в первую очередь проявляет интерес к совсем небольшим черным дырам, ибо видят в них причину существенного преобладания вещества над антивеществом во Вселенной. Не менее интересна работа, подтверждающая существование «провала масс» для крупных черных дыр, как и другая, доказывающая, что крупнейшие черные дыры Вселенной возникли не при коллапсе одиночных звезд, а в результате многократных столкновений в плотных звездных скоплениях. В обоих случаях речь не о сверхмассивных черных дырах, а о тех, которые возникают в процессе эволюции звезд. Массивная звезда после полного выгорания термоядерного топлива в результате гравитационного коллапса может превратиться в черную дыру массой, по существующим оценкам, до 45 солнечных масс. Далее, как предполагается, следует «провал масс», а более массивные черные дыры появляются в результате слияния уже существующих черных дыр. Представляем информацию о новых исследованиях.
Древние черные дыры существовали до Большого взрыва?
По современным представлениям, Вселенная началась с Большого взрыва. Что было до него, неизвестно. Новое исследование предлагает возможный ответ на этот вопрос. Заодно объясняет, что такое темная материя и откуда в ранней Вселенной взялись черные дыры.
Автор исследования Энрике Гастаньяга, профессор Института космологии и гравитации Портсмутского университета (Великобритания), сторонник альтернативной Большому взрыву гипотезы – модели отскока. Согласно этой версии, до Большого взрыва Вселенная сжималась. Когда процесс дошел до предела (но не до точки — сингулярности, где все законы физики перестают действовать), произошел «отскок», и началось ее расширение, которое мы и называем Большим взрывом.
Ключевой вопрос: могли ли какие-то объекты пережить катастрофическое сжатие в ходе «отскока»? Расчеты Гастаньяги показывают, что объекты крупнее 90 метров уцелели при переходе от сжатия к расширению. Такие «реликвии» из прошлой Вселенной, как черные дыры, сохраняют свою массу и после «отскока» могут составить… темную материю. То есть делается предположение, что темную материю, играющую огромную роль в возникновении галактик, составляют не частицы, проявляющие себя только в гравитационном взаимодействии, а древние черные дыры, образовавшиеся до Большого взрыва.
Помимо этого Гастаньяга полагает, что гипотеза «отскока» может объяснить загадку «маленьких красных точек», открытых телескопом Джеймс Уэбб. Речь о найденных в ранней Вселенной невероятно массивных и ярких объектах, которые по стандартной теории не успели бы сформироваться так быстро. Но если они образовались из реликтовых черных дыр, существовавших еще до Большого взрыва, то все встает на свои места. Получается, что древние черные дыры помогают галактикам и образоваться, давая начало центральным сверхмассивным черным дырам, и существовать, обеспечивая своей гравитацией в качестве темной материи удержание входящих в них объектов.
По мнению космологов, гипотеза Гастаньяги о происхождении Вселенной в результате «отскока» имеет право на существование. Его модель довольно стройна, дает интересные наблюдательные предсказания и не имеет противоречий со стандартной физикой и Общей теорией относительности. В частности, она объясняет микроволновое фоновое излучение и с хорошей точностью предсказывает крупномасштабное распределение галактик.