Według artykułu opublikowanego w Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, astronomowie z Akademii Nauk i Moskiewskiego Uniwersytetu Państwowego odkryli, że kształt i rozmiar galaktyk był określany w odległej przeszłości przez to, ile „embrionów” supermasywnych czarnych dziur zawierało ich obrzeża.
„Czarne dziury przewidywane przez nasz model powinny być obecne we Wszechświecie w wystarczającej liczbie, aby wyjaśnić wszystkie powstałe gromady kuliste. Wskazuje na istnienie wystarczającej liczby czarnych dziur o masie kilku tysięcy Słońc, aby mogły stać się „embrionami” gromad kulistych”- mówi cytowany przez serwis prasowy Rosyjskiej Fundacji Nauki Aleksander Dołgow z Instytutu Fizyki Teoretycznej i Doświadczalnej Rosyjskiej Akademii Nauk w Moskwie.
Uważa się, że większość masywnych galaktyk jest zamieszkana przez supermasywne czarne dziury, których masa może wynosić od miliona do miliardów mas Słońca. Przyczyny powstania tych obiektów nie są jeszcze do końca jasne. Naukowcy początkowo sądzili, że takie obiekty powstały w taki sam sposób, jak ich normalni „kuzyni” - w wyniku grawitacyjnego zapadania się gwiazd i późniejszego połączenia kilku dużych czarnych dziur.
Obserwacje pierwszych galaktyk we Wszechświecie spowodowały, że astrofizycy w to zwątpili - okazało się, że były one „zamieszkane” przez czarne dziury o masie dziesiątek miliardów Słońc. Takie obiekty po prostu nie miałyby czasu urosnąć do tych rozmiarów, gdyby urodziły się małe. Dlatego niektórzy naukowcy zaczęli wierzyć, że supermasywne czarne dziury rodzą się według bardziej egzotycznych scenariuszy - w wyniku zapadnięcia się gigantycznych chmur „czystego” atomowego wodoru lub z powodu skupisk ciemnej materii.
Obecnie większość astronomów uważa, że czarne dziury - „wagi ciężkie” powstały u zarania Wszechświata z tak zwanych pierwotnych czarnych dziur, które zajmują pozycję pośrednią między supermasywnymi i zwykłymi czarnymi dziurami, których pochodzenie jest wciąż nieznane. Ich masa, według różnych szacunków naukowców, wynosiła kilkadziesiąt lub setki tysięcy mas Słońca. W ciągu ostatnich dziesięciu lat astronomowie aktywnie poszukiwali takich „nasion” czarnych dziur i jak dotąd znamy mniej niż dziesięciu kandydatów do roli takich obiektów.
Dołgow i jego kolega Konstantin Postnov z Państwowego Instytutu Astronomicznego Uniwersytetu Moskiewskiego odkryli, że takie „embriony” mogą odgrywać kluczową rolę w tworzeniu wszystkich galaktyk, badając, jak często takie czarne dziury mogły powstawać jeszcze przed erupcją pierwszych gromad gwiazd w nowonarodzonym wszechświecie.
Ich obliczenia wykazały, że w pierwszych dniach życia Wszechświata może pojawić się ogromna liczba takich obiektów, około 10-100 tysięcy razy więcej niż liczba wszystkich galaktyk we Wszechświecie. Ta liczba czarnych dziur, zdaniem Postnova i Dolgova, powinna wystarczyć do narodzin wszystkich znanych nam gromad kulistych - najstarszych „rodzin” gwiazd na obrzeżach galaktyk, w których znaleziono wszystkie znane czarne dziury o pośredniej masie.
Z kolei te gromady gwiazd są dziś uważane za rodzaj „embrionów”, wokół których w odległej przeszłości powstały jądra wszystkich znanych nam galaktyk spiralnych i eliptycznych.
Film promocyjny:
Duża liczba takich gromad we wczesnym Wszechświecie skłoniła naukowców do przypuszczenia, że żyjące w nich czarne dziury mogą „sterować” wzrostem galaktyk oraz kontrolować ich kształt i masę, a nie odwrotnie, jak sądzi wielu astrofizyków.
Kierując się tym pomysłem, naukowcy obliczyli, jak zmieniał się kształt galaktyki wraz ze zmianą liczby gromad kulistych i masy czarnych dziur w ich centrach, a także ze wzrostem i spadkiem masy „pączka” ciemnej materii na obrzeżach galaktyk, która jest dziś uważana za główny czynnik ich narodzin. … Jak się okazało, czarne dziury odegrały decydującą rolę w narodzinach galaktyk eliptycznych i spiralnych, zmuszając je do formowania się nawet w przypadku braku pierścienia ciemnej materii.
Podobny scenariusz powstawania galaktyk, jak zauważają naukowcy, może wyjaśnić jedną z głównych tajemnic kosmologicznych - dlaczego najwcześniejsze galaktyki mają bardzo dużą masę i bardzo ciężkie czarne dziury, których istnienia naukowcy nie mogli wcześniej wyjaśnić.