Як утворюються чорні діри у Всесвіті?

(Ден Трі) - Чорні діри - це гіганти з масами, які в мільйони та мільярди разів перевищують маси нашого Сонця. Вони створюють такі сильні гравітаційні сили, що навіть світло не може їх вирвати.

Моделювання надмасивної чорної діри (ілюстрація: Adobe).

У центрі більшості галактик ховається космічний гігант: надмасивна чорна діра. Ці загадкові об'єкти, маси яких у мільйони та мільярди разів перевищують маси нашого Сонця, мають настільки сильне гравітаційне тяжіння, що навіть світло не може вирватися з них.

Чорні діри настільки масивні, що вони формують галактики навколо себе. Вони впливають на зореутворення, еволюцію галактик і навіть рух цілих зоряних скупчень.

Наш Чумацький Шлях не є винятком. У його центрі знаходиться Стрілець A*, надмасивна чорна діра, яка важить до чотирьох мільйонів сонць. Хоча ці чорні діри мають вирішальне значення для існування галактик, ми досі не знаємо напевно, як вони формуються.

Однак нове дослідження моделі Pop III.1, проведене під керівництвом астрофізика-теоретика Джонатана Тана з Університету Вірджинії, підходить до цієї загадкової проблеми з нової точки зору.

Професор Тан спирається на десятиліття досліджень, щоб закласти основу для нової теорії, яка могла б пояснити, як утворилися ці гігантські космічні тіла.

Згідно з дослідженнями, проведеними ним та його колегами, колапс першого покоління зірок, також відомих як протозірки, міг призвести до утворення надмасивних чорних дір.

Поп-модель III.1

Зірки, утворені з первинного водню та гелію, називаються зірками Pop III (ілюстрація: Космос).

У ранньому Всесвіті, задовго до появи галактик і планет, народилося перше покоління зірок. Ці зірки, утворені з первинного водню та гелію, астрофізики назвали зірками Pop III.

Модель Pop III.1, розроблена професором Джонатаном Таном, описує зірки, що утворилися в середовищі, не підданому впливу важчих елементів. Без вуглецю, кисню чи важких металів для регулювання процесу охолодження ці перші зірки могли б досягти надзвичайно великих мас.

Уявіть собі зірки, масивніші за наше Сонце в сотні разів. Їхній величезний розмір забезпечує короткий термін життя, вони швидко стискаються, утворюючи перші чорні діри.

Ці первісні чорні діри, залишки зірок Pop III, діють як зародки для росту гігантських чорних дір. Зрештою, вони стають більшими і перетворюються на надмасивні чорні діри, які ми зараз бачимо в центрах галактик. Вчені навіть виявили надмасивну чорну діру, яка важить у 36 мільярдів разів більше, ніж Сонце.

Зірки Pop III.1 також відіграли ключову роль у формуванні раннього Всесвіту. Їхнє потужне випромінювання іонізувало навколишній газоподібний водень, ініціюючи реіонізацію Всесвіту.

Це був ключовий момент, коли Всесвіт змінив свою структуру та енергетичний баланс. Результатом стало раптове космічне освітлення, відоме в астрономічних колах як «спалах».

Подвійний вплив зірок Pop III.1 робить їх важливими для розуміння початків космічної структури.

Виклики та альтернативи

Модель Pop III.1 досі вважається науково визнаною теорією (ілюстрація: Космос).

Окрім пояснення утворення надмасивних чорних дір, теорія Pop III.1 також розглядає кілька основних невирішених проблем космології.

Ці питання включають «напруження Хаббла», дискусію про динамічну темну енергію, а також аномалії, пов'язані з масами нейтрино.

Пов'язуючи перші зірки та їхні залишки чорних дір із масштабною еволюцією Всесвіту, модель професора Тана пропонує унікальну перспективу, яка може допомогти розгадати багато таємниць.

Однак сценарій Pop III.1 — не єдина ідея. Інші теорії припускають, що первинні чорні діри утворилися безпосередньо з коливань щільності в перші секунди після Великого вибуху.

Ці чорні діри можуть бути зародками надмасивних чорних дір. Інший підхід вказує на прямий колапс гігантських газових хмар, які не утворюють зірок.

Кожна теорія пропонує різний механізм, і всі вони спрямовані на пояснення таємниць Всесвіту.

Передбачення моделі Pop III.1 щодо іонізації раннього Всесвіту також піддаються сумніву. Спостережувальні обмеження на космічне мікрохвильове випромінювання, зокрема динамічний ефект Сюняєва-Зельдовича, свідчать про те, що кількість та час реіонізації може бути важко узгодити.

Тим не менш, модель Pop III.1 все ще вважається переконливою теорією, продовжуючи підживлювати дискусії про те, як сформувалася одна з перших структур Всесвіту.

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