Первые сверхмассивные чёрные дыры могли появиться уже спустя 160 миллионов лет после Большого взрыва. К такому выводу пришла международная группа астрономов, изучившая условия формирования так называемых тяжёлых зародышей — объектов, возникших не после гибели звёзд, а в результате другого процесса. Результаты работы опубликованы в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Исследование помогает объяснить наблюдения телескопа «Джеймс Уэбб». Он обнаружил галактики ранней Вселенной, в которых уже могли находиться семена сверхмассивных чёрных дыр. При обычном сценарии, предполагающем рост из объектов звёздной массы, этим чёрным дырам не хватило бы времени, чтобы достичь размеров в миллиарды солнечных масс.
Учёные проверили гипотезу прямого коллапса, при котором огромные облака холодного газа быстро сжимаются и образуют плотные массивные объекты. Для этого они объединили компьютерные модели развития тёмной материи с расчётами формирования галактик и чёрных дыр. Наиболее подходящими местами оказались участки с высокой концентрацией вещества, где сталкивались и объединялись гало тёмной материи, а также накапливались газ, пыль и молодые звёзды.
Пик благоприятных условий пришёлся примерно на 13,64 миллиарда лет назад, то есть на период через 160 миллионов лет после Большого взрыва. Затем возможность для прямого коллапса быстро исчезла. Около 13,5–13,4 миллиарда лет назад межгалактическое пространство начало обогащаться тяжёлыми элементами, которые выбрасывали взрывавшиеся первые звёзды населения III.
Из-за этого первозданный газ утратил свойства, необходимые для образования тяжёлых зародышей. Сами первые звёзды также частично остановили дальнейшее появление таких объектов. Подробности исследования приводит МК.
Проверить предложенную модель смогут будущие наблюдения «Джеймса Уэбба». Астрономы намерены искать большое количество активных ядер галактик, связанных с очень далёкими квазарами. Их многочисленность укажет на то, что первые сверхмассивные чёрные дыры формировались преимущественно в наиболее плотных областях молодой Вселенной.