Образовались ли черные дыры сразу после Большого взрыва?

Как образовались сверхмассивные черные дыры? Что такое темная материя? В альтернативной модели того, как возникла Вселенная, по сравнению с «учебной» историей Вселенной, группа астрономов предлагает объяснить обе космические загадки так называемыми «первичными черными дырами».

Нико Каппеллути (Университет Майами), Гюнтер Хасингер (научный директор ЕКА) и Приямвада Натараджан (Йельский университет) предполагают, что черные дыры существовали с самого начала Вселенной и что эти первичные черные дыры сами могли быть пока еще необъясненной темной материей.

«Черные дыры разных размеров по-прежнему остаются загадкой. Мы не понимаем, как сверхмассивные черные дыры могли стать такими огромными за относительно короткое время, с момента существования Вселенной», - объясняет Гюнтер Хасингер.

На другом конце шкалы могут быть и очень маленькие черные дыры, о чем свидетельствуют наблюдения, полученные со спутника ЕКА Gaia. Если они существуют, то слишком малы, чтобы образоваться из умирающих звезд.

«Наше исследование показывает, что без введения новых частиц или новой физики мы можем разгадать загадки современной космологии, от природы самой темной материи до происхождения сверхмассивных черных дыр», - говорит Нико Каппеллути.

Если бы большинство черных дыр образовалось сразу после Большого взрыва, они могли бы начать сливаться в ранней Вселенной, образуя со временем все более и более массивные черные дыры. Будущая гравитационно-волновая космическая обсерватория LISA может уловить сигналы этих слияний, если первичные черные дыры существуют. Маленькие черные дыры могут быть просто первичными черными дырами, которые еще не слились в более крупные.

Согласно этой модели, Вселенная будет полностью заполнена черными дырами. Звезды начнут формироваться вокруг этих сгустков «темной материи», создавая солнечные системы и галактики в течение миллиардов лет. Если бы первые звезды действительно образовались вокруг первичных черных дыр, они бы существовали во Вселенной раньше, чем ожидается по «стандартной» модели.

«Изначальные черные дыры, если они действительно существуют, вполне могут быть семенами, из которых образуются все черные дыры, включая дыру в центре Млечного Пути», - говорит Приямвада Натараджан.

Миссия ЕКА «Евклид», которая исследует темную вселенную, могла бы сыграть роль в поисках кандидатов на темную материю в первичных черных дырах.

Предстоящий космический телескоп Джеймса Уэбба, космическая машина времени, уходящего в прошлое более чем на 13 миллиардов лет, еще больше прольет свет на эту загадку.

«Если первые звезды и галактики уже сформировались в так называемые «темные века», Уэбб должен увидеть доказательства их существования», - добавляет Гюнтер.

Новое исследование принято к публикации в The Astrophysical Journal.