Иллюстрация Mark Росс

Представьте себе вселенную в грудном возрасте. Большинство ученых утверждает, что пространство и время возникло в Большом Взрыве. После этой горячей и густой начале Космос расширялся и stygł, но появление на небе потребовалось звездам и galaktykom немного времени. Только около 380 тысяч. лет после Большого Взрыва могли образоваться атомы (в основном водорода) и заполнить газом Вселенная. Когда Космос был несколько сотен миллионов лет, с газа этого сформировались первые звезды сгруппированы в грудах, которые, в свою очередь, собирались в галактики. Самая старшая из них появились 400 миллионов лет после рождения Вселенной. Ученые с удивлением обнаружили, что в то же время уже существовал и еще один вид астрономических объектов: квазары.

Квазары чрезвычайно яркие объекты, для которых источником энергии является газ, падающие на supermasywne черные дыры. Это одни из самых ярких объектов во Вселенной и их можно увидеть в самых отдаленных областях пространства. Самые далекие квазары являются одновременно и старые, и они представляют для нас загадку.

Квазары эти, чтобы быть видно с такого огромного расстояния, должны содержать в себе черные дыры с массой около миллиарда раз больше, чем масса Солнца. Однако с обычных моделей формирования и развития черных дыр следует, что объекты, достаточно большие, чтобы питать такие квазары, нужно не менее миллиарда лет на обучении. С 2001 года астрономы, использующие Цифрового Обзора Неба Слоуна (Sloan Digital Sky Survey) обнаруживают, однако, старые квазары. В настоящее время в старейшем и самом отдаленном kwazarem, как мы знаем, открытый в декабре прошлого года объект, который уже существовал 690 млн лет после Большого Взрыва. Другими словами, похоже, что Вселенная у него не было достаточно времени, чтобы такие квазары могут в нем возникнуть.

Многие астрономы считают, что первые черные дыры, которые zalążkami supermasywnych черные дыры – это остатки первого поколения звезд: их останки после того, как взорвались как сверхновые. Останки не должны, однако, иметь массу больше, чем несколько сотен масс Солнца. Трудно представить себе сценарий, в котором черные дыры в первых kwazarach развились из таких маленьких зародышей.

Чтобы решить эту проблему, 10 лет назад вместе с коллегами я предложила, что первые черные дыры с массами достаточно большими, чтобы они могли объяснить излучение старейших квазаров, были созданы без участия звезд, но сформировались непосредственно с kolapsującego газа. Мы дали им название черные дыры с прямого коллапса (direct-collapse black holes; DCBH). В соответствующей среде начальная масса таких объектов может достигать от 104 до 105 масс Солнца в течение сотен миллионов лет от Большого Взрыва. При таком начале их вес может легко возрасти до 109 или 1010 масс Солнца. Таким образом, можно объяснить загадку существования самых древних квазаров, которая мучала астрономов на протяжении почти двух десятилетий.

Остается вопрос, есть ли такой сценарий действительно имел место. К счастью, ответ мы должны получить, когда в 2019 году на орбите будет помещена Космический Телескоп Джеймса Уэбба (James Webb Space Telescope; бассейн входит).