Что появилось раньше — черные дыры или галактики?
Согласно новому анализу данных космического телескопа «Джеймс Уэбб», черные дыры не только существовали на заре времен, они породили новые звезды и ускоряли формирование галактик.
Эти открытия переворачивают теории о том, как черные дыры формируют космос, бросая вызов классическому пониманию того, что они образовались после появления первых звезд и галактик. Вместо этого черные дыры, возможно, резко ускорили рождение новых звезд в течение первых 50 миллионов лет существования Вселенной.
«Мы знаем, что эти чудовищные черные дыры существуют в центрах галактик вблизи нашего Млечного Пути, но сейчас большим сюрпризом является то, что они также присутствовали в начале Вселенной и были почти как строительные блоки или семена для ранних галактик», — сказал ведущий автор Джозеф Силк, профессор кафедры профессор физики и астрономии в Университете Джона Хопкинса и Институте астрофизики в Париже, Университет Сорбонны. — «Они действительно усилили все, как гигантские усилители звездообразования, что является целым поворотом по сравнению с тем, что мы считали возможным раньше — настолько, что это может полностью перевернуть наше понимание того, как формируются галактики».
Работа недавно опубликована в Astrophysical Journal Letters.
По словам Силка, далекие галактики из самой ранней Вселенной, наблюдаемые с помощью «Уэбба», кажутся намного ярче, чем предсказывали ученые, и обнаруживают необычно большое количество молодых звезд и сверхмассивных черных дыр.
Общепринятая точка зрения гласит, что черные дыры образовались после коллапса сверхмассивных звезд, а галактики образовались после того, как первые звезды осветили темную раннюю Вселенную. Но анализ, проведенный командой Силка, предполагает, что черные дыры и галактики сосуществовали и влияли на судьбу друг друга в течение первых 100 миллионов лет. По словам Силка, если бы вся история Вселенной была 12-месячным календарем, эти годы были бы похожи на первые дни января.
«Мы утверждаем, что из черной дыры выбрасываются сжатые газовые облака, превращая их в звезды и значительно ускоряя скорость звездообразования», — сказал Силк. — «В противном случае очень трудно понять, откуда взялись эти яркие галактики, потому что в ранней Вселенной они обычно были меньше. С какой стати они должны так быстро создавать звезды?»
Черные дыры — это области в космосе, где гравитация настолько сильна, что ничто не может избежать их притяжения, даже свет. Из-за этой силы они генерируют мощные магнитные поля, которые создают сильные штормы, выбрасывая турбулентную плазму и, в конечном счете, действуя как огромные ускорители частиц, сказал Силк. По его словам, этот процесс, вероятно, является причиной того, что детекторы «Уэбба» обнаружили больше этих черных дыр и ярких галактик, чем ожидали ученые.
«Мы не можем разглядеть эти сильные ветры или струи далеко-далеко, но мы знаем, что они должны присутствовать, потому что мы видим множество черных дыр на ранних стадиях развития Вселенной», — объяснил Силк. — «Эти огромные ветры, исходящие от черных дыр, разрушают близлежащие газовые облака и превращают их в звезды. Это недостающее звено, которое объясняет, почему эти первые галактики оказались намного ярче, чем мы ожидали».
Команда Силка считает, что у молодой Вселенной было две фазы. На первом этапе высокоскоростные потоки из черных дыр ускорили звездообразование, а затем, на втором этапе, потоки замедлились. По словам Силка, через несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва газовые облака коллапсировали из-за магнитных бурь сверхмассивных черных дыр, и новые звезды рождались со скоростью, намного превышающей ту, которая наблюдалась миллиарды лет спустя в обычных галактиках. Образование звезд замедлилось, потому что эти мощные потоки перешли в состояние энергосбережения, уменьшив количество газа, доступного для образования звезд в галактиках.
«Мы думали, что вначале галактики образовались, когда сжалось гигантское газовое облако», — объяснил Силк. — «Большим сюрпризом является то, что в середине этого облака было семя — большая черная дыра — и это помогло быстро превратить внутреннюю часть этого облака в звезды со скоростью, намного большей, чем мы когда-либо ожидали».
Команда ожидает, что будущие наблюдения с помощью телескопа «Уэбба», с более точным подсчетом звезд и сверхмассивных черных дыр в ранней Вселенной, помогут подтвердить их расчеты. Силк ожидает, что эти наблюдения также помогут ученым собрать воедино больше сведений об эволюции Вселенной.
