Источник фото: Robert Lea (created with Canva)
Новые исследования, о которых сообщает портал Space.com, показывают, что в ранней Вселенной столкновения звёзд были обычным делом. Это может объяснить, почему сверхмассивные чёрные дыры росли так быстро, а также происхождение загадочных «маленьких красных точек», которые фиксирует космический телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST). Учёные построили модели ранней Вселенной и выяснили, что звёздные системы тогда располагались очень плотно, из-за чего светила часто сталкивались друг с другом.
Быстрые столкновения разрушали звёзды, однако при более медленном сближении они могли многократно сливаться в одну сверхмассивную звезду. Такая звезда в конце своего существования была способна сжаться и породить чёрную дыру крупнее обычной. Именно эти объекты могли стать зародышами первых сверхмассивных чёрных дыр.
Плотные звёздные скопления встречаются и в современной Вселенной — в центрах галактик. Но там подобные столкновения не приводят к появлению сверхмассивных звёзд. Причина в том, что в ядрах нынешних галактик уже находятся сверхмассивные чёрные дыры, чья мощная гравитация разгоняет звёзды, и столкновения получаются высокоскоростными и разрушительными.
«Пожалуй, самый странный результат наших моделей в том, что звёзды могут сливаться в скоплении снова и снова, пока не образуют одну гигантскую звезду с массой целого скопления, — приводит Space.com слова участницы исследования Клэр Уильямс из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе. — Когда такая огромная звезда заканчивает жизнь, модели говорят, что у неё не остаётся иного пути, кроме как сжаться в массивную чёрную дыру».
Существование сверхмассивных чёрных дыр в возрасте Вселенной менее миллиарда лет ставит астрономов в тупик с 2022 года, когда JWST начал их находить. Обычно чёрной дыре нужно не менее миллиарда лет, чтобы набрать массу в миллионы или миллиарды солнечных. Одно из объяснений — сверхмассивные чёрные дыры возникают не с нуля, а из зародышей в виде чёрных дыр промежуточной массы.
Такие зародыши, по данным новых моделей, появлялись в плотных звёздных скоплениях, что давало процессам роста фору. «Плотные звёздные скопления в нашей модели — естественная колыбель для массивных зародышей чёрных дыр, — отметила Уильямс. — Та же среда, что формирует чёрную дыру, поставляет звёзды и газ, влияющие на её дальнейший рост». Это же объясняет и «маленькие красные точки»: они могли быть плотными скоплениями с постоянными столкновениями звёзд, а к возрасту Вселенной в два миллиарда лет исчезли, поскольку космос стал недостаточно экстремальным для их существования. Исследование опубликовано в Astrophysical Journal.