Столкновения звезд в ранней Вселенной могли создавать сверхмассивные черные дыры

Новое исследование, проведенное астрофизиками Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA), показывает, что в ранней Вселенной звездные системы были чрезвычайно плотными, а столкновения светил — частым явлением. Многократные слияния могли приводить к образованию гигантских звезд, которые затем коллапсировали в черные дыры.

Новое исследование, проведенное астрофизиками Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA), показывает, что в ранней Вселенной звездные системы были чрезвычайно плотными, а столкновения светил — частым явлением. Многократные слияния могли приводить к образованию гигантских звезд, которые затем коллапсировали в черные дыры.

В современной Вселенной звезды редко сталкиваются друг с другом, поскольку расстояния между ними огромны. Однако данные, полученные космическим телескопом «Джеймс Уэбб», свидетельствуют о том, что сразу после Большого взрыва ситуация была иной: наблюдаемые компактные звездные системы могли обладать крайне высокой плотностью, что делало столкновения вполне обычным делом.

Согласно результатам моделирования, опубликованным в журнале AAS Journals, взаимодействия между звездами в таких скоплениях могли протекать по двум сценариям. При высокоскоростных столкновениях светила разрушались, тогда как при более медленных — сливались в единый объект. Повторяющиеся слияния были способны создать звезду исключительной массы, которая на завершающем этапе эволюции превращалась в черную дыру.

Особый интерес ученых вызывают загадочные объекты, известные как «маленькие красные точки» (little red dots). Новые симуляции позволяют предположить, что эти компактные образования в молодой Вселенной могут представлять собой плотные звездные скопления, насыщенные столкновениями, в недрах которых формируется сверхмассивная звезда — потенциальный предшественник черной дыры.

Центр нашей Галактики служит своеобразной естественной лабораторией, демонстрирующей аналогичные процессы. В окрестностях сверхмассивной черной дыры, окруженной плотным ядерным звездным скоплением, столкновения звезд происходят достаточно часто. Модель показывает, что гравитация черной дыры ускоряет движение звезд, способствуя их разрушительным столкновениям и высвобождению газа, который в дальнейшем может влиять на рост самого черного дыры.

Полученные результаты помогают пролить свет на давнюю проблему: каким образом сверхмассивные черные дыры могли сформироваться столь быстро после Большого взрыва. Астрономы долгое время полагали, что эти объекты растут постепенно, однако наблюдения «Джеймса Уэбба» обнаружили их уже на ранних этапах истории Вселенной. Предложенный механизм столкновений и слияний звезд в плотных кластерах предлагает правдоподобный путь быстрого формирования «зародышей» будущих гигантов.

Кроме того, исследование затрагивает вопрос о существовании черных дыр промежуточной массы — объектов, которые больше черных дыр звездного происхождения, но меньше сверхмассивных. Такие дыры почти не наблюдаются, и их формирование, вероятно, требовало особых условий, существовавших только в ранней Вселенной, когда еще не было крупных спиральных галактик, подобных Млечному Пути, а доминировали плотные области звездообразования.

По словам авторов, плотные звездные скопления являются естественным «инкубатором» для массивных зародышей черных дыр. Та же среда, которая порождает черную дыру, поставляет звезды и газ, влияющие на ее последующий рост. Таким образом, предложенная модель объединяет наблюдательные данные и теоретические представления, приближая нас к пониманию эволюции галактик и их центральных сверхмассивных объектов.