Текст уведомления здесь

Древнейшие черные дыры разглядят по нагреву межгалактического газа

Объекты, образовавшиеся из самых первых звезд Вселенной, оказали огромное влияние на ее формирование. Если расчеты ученых верны, то эти черные дыры смогут разглядеть такие телескопы, как «Джеймс Вебб».
Добавить в закладки
Комментарии

Ученые из Южного федерального университета, Специальной астрофизической обсерватории РАН и Физического института имени Лебедева РАН совместно с коллегами из Индии рассмотрели космологические последствия формирования первых черных дыр в истории Вселенной. Согласно их расчетам, такие объекты влияли на состояние газа на миллионы световых лет вокруг. Исходя из этого, телескопы следующего поколения должны суметь различить эти древние черные дыры уже в эпоху, когда после Большого взрыва прошло всего 250 миллионов лет. С текстом соответствующей работы можно ознакомиться на сервере препринтов Корнелльского университета.

Еще недавно считалось, что не только черные дыры звездных масс, но и сами звезды не могли образоваться ранее чем через сотни миллионов лет после Большого взрыва. Однако в последние годы ряд наблюдений наиболее древних галактик показал, что это не так и звезды начали образовываться куда раньше — возможно, через пару сотен миллионов лет после Большого взрыва. Это подняло вопрос о возможном влиянии черных дыр, возникших из древнейших звезд, на эволюцию ранней Вселенной.

Исследователи задались вопросом о том, как черные дыры, образовавшиеся при коллапсе первых, наиболее массивных звезд Вселенной, повлияли на ее эволюцию и могут ли астрономы сегодня напрямую зафиксировать следы такого влияния и сами эти черные дыры. В своих расчетах авторы исходили из того, что масса типичной черной дыры звездных масс в самом начале истории Вселенной была очень большой — около трехсот масс Солнца. Сегодня это практически невозможно, поскольку современные звезды слишком богаты металлами, «ускоряющими» термоядерные реакции, и поэтому не могут достичь такой массы без потери стабильности. Современные черные дыры звездных масс, как правило, не «тяжелее» десятков масс Солнца.

Затем авторы попытались рассчитать влияние таких черных дыр на окружающее их вещество. Черные дыры в ранней Вселенной сталкивались с существенно более высокой концентрацией газа и пыли, чем сегодня, после миллиардов лет расширения пространства-времени. Поэтому они сравнительно легко должны были формировать аккреционные диски из постепенно падающего на них вещества. Общая масса подобного диска для типовой черной дыры описанного выше типа колебалась от 100 000 до 10 000 000 масс Солнца. Вещество в аккреционном диске от трения разогревалось и излучало ионизирующую радиацию.

Согласно вычислениям авторов работы, «спокойная» (слабо поглощающая вещество) черная дыра должна была ионизировать межгалактический водород в пространстве диаметром в 10 килопарсеков (более 30 000 световых лет). Для активно поглощающей вещество черной дыры зона, в которой она ионизировала межгалактический водород, должна была быть еще больше — до миллиона парсеков в диаметре (примерно 3,25 миллиона световых лет). То есть даже одна такая черная дыра могла ионизировать межгалактический газ на пространстве, в десятки раз более протяженном чем, например, наша Галактика.

Как пишут авторы статьи, обнаружить подобную черную дыру — по излучению от аккреционного диска и другим косвенным признакам — сможет целый ряд строящихся телескопов, в том числе «Джеймс Уэбб». Новые инструменты смогут разглядеть древнейшие черные дыры звездных масс на красном смещении z, равном примерно 16, что соответствует региону пространства, излучение от которого шло до Земли более 13,5 миллиарда лет. Это довольно важный вывод, и если он верен, то следующее поколение телескопов сможет наблюдать черные дыры звездных масс, существовавшие всего через 250 миллионов лет после Большого взрыва.

Добавить в закладки
Комментарии
Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы