Ми звикли уявляти чорну діру як космічного «монстра», що сидить у самому центрі галактики й поглинає все навколо. Але астрономи з Єльського університету пропонують подивитися не лише в центри галактик. Деякі чорні діри можуть роками блукати далеко від своїх звичних місць — і саме вони здатні розповісти, як виникли перші чорні діри у Всесвіті.
У новому дослідженні, опублікованому в The Astrophysical Journal Letters, науковці простежили долю так званих «мандрівних» чорних дір. Йдеться про об’єкти, які після злиття галактик можуть зміститися далеко від центру й залишатися там мільярди років.
Особливо цікаво це проявляється у невеликих галактиках. Їхнє гравітаційне поле слабше, тому чорній дірі складніше поступово повернутися до центру.
Чорні діри можуть зберігати пам’ять про своє народження
Походження найперших чорних дір досі залишається однією з великих загадок космології. Вчені припускають, що вони могли виникнути з так званих «зародків» у ранньому Всесвіті.
Одні моделі передбачають, що першими з’явилися відносно легкі чорні діри — наприклад, після смерті перших поколінь зірок. Інші припускають існування набагато масивніших «важких зародків», які могли сформуватися безпосередньо з величезних хмар первісного газу. Нове дослідження додає до цієї картини ще один важливий елемент: місце, де сьогодні перебуває чорна діра, може розповідати про історію її галактики.
Щоб перевірити цю ідею, дослідники використали космологічну симуляцію ASTRID. Вона моделює розвиток темної матерії, газу, зірок і чорних дір протягом приблизно 12,6 мільярда років.
На відміну від деяких моделей, ASTRID не «приклеює» чорні діри до центрів галактик. Симуляція враховує гравітацію й дозволяє об’єктам реально переміщуватися простором, поступово втрачаючи енергію та наближаючись до центру.
У малих галактиках із масою зірок відносно невеликою кількістю чорних дір у центрі ставало менше, тоді як частка галактик із «мандрівними» чорними дірами зростала.
Ще цікавіше те, що властивості таких галактик могли бути пов’язані з історією їхнього зіркоутворення. У симуляції галактики, де зірки вже майже не формувалися, частіше мали центральні чорні діри. А активні галактики, де народжувалися нові зорі, частіше містили чорні діри-мандрівники.
Звісно, комп’ютерна симуляція — це ще не пряме спостереження. Але вона підказує астрономам, де саме шукати такі об’єкти в реальному Всесвіті.
Для цього можуть знадобитися рентгенівські спостереження, аналіз світла галактик, радіовимірювання та пошук короткочасних спалахів, які виникають, коли чорна діра розриває зорю.
Можливо, найбільш цікаві підказки про перші чорні діри ховаються не там, де ми звикли їх шукати. Іноді, щоб зрозуміти минуле космічного об’єкта, потрібно простежити не за тим, де він народився, а куди його занесло згодом.
