Астрофизики итальянского университета Scuola Normale Superiore di Pisa выдвинули новую гипотезу, объясняющую происхождение сверхмассивных черных дыр (СМЧД) в ранней Вселенной. Их исследование, представленное в препринте на сервере arXiv, предполагает, что формирование этих объектов связано с первичными черными дырами (ПЧД), которые могли возникнуть в результате уникальных условий.
СМЧД, расположенные в центрах крупных галактик, остаются загадкой для науки, так как их масса измеряется миллиардами солнечных масс, при этом они появились всего через несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва. Новое исследование предполагает, что первичные черные дыры, которые образовались в результате коллапса плотных областей субатомной материи в первые моменты существования Вселенной, могли стать зернами для будущих СМЧД.
Исследователи считают, что ПЧД, обладая массой около 30 солнечных масс, постепенно перемещались в центральные области темных галактических гало из-за динамического трения и аккреции барионного вещества. Эти черные дыры, сосредотачиваясь в гало, образовывали плотные кластеры, что приводило к их взаимным слияниям и, как следствие, к образованию более крупных черных дыр.
В процессе исследования авторы изучили взаимодействие ПЧД с окружающим газом и гало темной материи, чтобы понять, как из множества небольших черных дыр могли формироваться объекты огромной массы. Моделирование показало, что аккреция барионного вещества и потеря углового момента ПЧД привели к неуправляемому коллапсу, создавая условия для появления массивных черных дыр.
Также авторы предполагают, что при разгонной фазе формирования СМЧД могли возникать гравитационные волны, излучаемые во время слияния ПЧД. Эти предсказания могут быть проверены в будущем с помощью наземного телескопа Эйнштейна — нового лазерного интерферометра, способного фиксировать гравитационные волны от черных дыр на протяжении всей истории Вселенной.
