Как образуются черные дыры во Вселенной?

(Дэн Три) — Чёрные дыры — гиганты с массами в миллионы или миллиарды раз больше массы нашего Солнца. Они создают настолько мощную гравитационную силу, что даже свет не может её вырвать.

Моделирование сверхмассивной черной дыры (Иллюстрация: Adobe).

В центре большинства галактик скрывается космический гигант: сверхмассивная чёрная дыра. Эти загадочные объекты, масса которых в миллионы или миллиарды раз превышает массу нашего Солнца, оказывают настолько сильное гравитационное притяжение, что даже свет не может его вырвать.

Чёрные дыры настолько массивны, что формируют галактики вокруг себя. Они влияют на звездообразование, эволюцию галактик и даже на движение целых звёздных скоплений.

Наш Млечный Путь не исключение. В его центре находится Стрелец A* — сверхмассивная чёрная дыра, масса которой достигает четырёх миллионов солнц. Хотя эти чёрные дыры играют ключевую роль в существовании галактик, мы до сих пор не знаем наверняка, как они образуются.

Однако новое исследование модели Pop III.1, проведенное под руководством астрофизика-теоретика Джонатана Тана из Университета Вирджинии, подходит к этой загадочной проблеме с новой точки зрения.

Профессор Тан опирается на десятилетия исследований, чтобы заложить основы новой теории, которая могла бы объяснить, как образовались эти гигантские космические тела.

Согласно исследованиям, проведенным им и его коллегами, коллапс первого поколения звезд, также известных как протозвезды, мог привести к образованию сверхмассивных черных дыр.

Поп-модель III.1

Звезды, образовавшиеся из первичного водорода и гелия, называются звездами поп-3 (Иллюстрация: Космос).

В ранней Вселенной, задолго до появления галактик и планет, зародилось первое поколение звёзд. Эти звёзды, образовавшиеся из первичного водорода и гелия, астрофизики назвали звёздами III типа.

Модель Pop III.1, разработанная профессором Джонатаном Таном, описывает звёзды, сформировавшиеся в условиях, не подверженных влиянию тяжёлых элементов. Без углерода, кислорода и тяжёлых металлов, регулирующих процесс охлаждения, эти первые звёзды могли достичь чрезвычайно больших масс.

Представьте себе звёзды в сотни раз массивнее нашего Солнца. Из-за своих огромных размеров они живут недолго, быстро коллапсируя, образуя первые чёрные дыры.

Эти первичные чёрные дыры, остатки звёзд Pop III, служат затравками для роста гигантских чёрных дыр. В конечном итоге они увеличиваются в размерах и становятся сверхмассивными чёрными дырами, которые мы сейчас видим в центрах галактик. Учёные даже обнаружили сверхмассивную чёрную дыру, масса которой в 36 миллиардов раз превышает массу Солнца.

Звёзды класса III.1 также сыграли ключевую роль в формировании ранней Вселенной. Их мощное излучение ионизировало окружающий водород, положив начало реионизации Вселенной.

Это был переломный момент, когда Вселенная изменила свою структуру и энергетический баланс. Результатом стало внезапное космическое озарение, известное в астрономических кругах как «вспышка».

Двойное влияние звезд Pop III.1 делает их важными для понимания истоков космической структуры.

Проблемы и альтернативы

Модель Pop III.1 до сих пор считается научно принятой теорией (Иллюстрация: Космос).

Помимо объяснения образования сверхмассивных черных дыр, теория Pop III.1 также решает несколько основных нерешенных проблем в космологии.

К этим проблемам относятся «напряжение Хаббла», дебаты о динамике темной энергии, а также аномалии, связанные с массами нейтрино.

Связывая первые звезды и остатки их черных дыр с крупномасштабной эволюцией Вселенной, модель профессора Тана предлагает уникальную перспективу, которая может помочь разгадать многие тайны.

Однако сценарий Pop III.1 — не единственная идея. Другие теории предполагают, что первичные чёрные дыры образовались непосредственно из флуктуаций плотности в первые секунды после Большого взрыва.

Эти чёрные дыры могут быть зародышами сверхмассивных чёрных дыр. Другой подход предполагает прямой коллапс гигантских газовых облаков, не формирующих звёзды.

Каждая теория предлагает свой механизм, направленный на объяснение тайн Вселенной.

Предсказания модели Pop III.1 об ионизации ранней Вселенной также подвергаются сомнению. Наблюдательные ограничения на реликтовое излучение, в частности динамический эффект Сюняева–Зельдовича, указывают на то, что величину и время реионизации может быть сложно согласовать.

Тем не менее модель Pop III.1 по-прежнему считается убедительной теорией, продолжая подогревать споры о том, как образовалась одна из первых структур Вселенной.

Источник: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/ho-den-trong-vu-tru-hinh-thanh-nhu-the-nao-20250923030226135.htm