|
Являются ли чёрные дыры просто обычными аномалиями
|
|
|
|
С тех пор как телескоп JWST обнаружил в ранней Вселенной популяцию сверхмассивных чёрных дыр, которые обладали сверхвысокой массой, учёные прилагают все усилия, чтобы объяснить их происхождение. Эти чёрные дыры существовали, когда Вселенной было всего около 2 миллиардов лет, во время «Космического полудня», и, согласно нашим моделям роста чёрных дыр, у них просто не было достаточно времени, чтобы достичь такой массы.
|
|
|
|
Существует только два основных объяснения этому. Одно из них заключается в том, что наше понимание не соответствует действительности, и условия в ранней Вселенной были иными. Другое объяснение состоит в том, что телескоп JWST на самом деле не наблюдал сверхмассивные чёрные дыры (СМД).
|
|
|
|
Новое исследование, опубликованное в журнале The Astrophysical Journal, утверждает, что за этими обнаружениями может стоять систематическая ошибка наблюдения. Статья называется «За пределами монстров: более полная перепись активности чёрных дыр на Космическом рассвете», а ведущим автором является Мэдисон Брукс, аспирантка по физике в Университете Коннектикута.
|
|
|
|
«JWST обнаружил множество активных галактических ядер (АГЯ) с низкой светимостью на высоких красных смещениях (z > 3), что расширяет границы исследований черных дыр (ЧД) в ранней Вселенной», — пишут авторы. «Результаты показали, что эти ЧД значительно массивнее, чем ожидалось, исходя из соотношения массы ЧД и звездной массы галактики-хозяина, выведенного из данных по локальной Вселенной».
|
|
|
|
Соотношение массы ЧД и звездной массы галактики-хозяина — это соотношение между массой ЧД и звездной массой ее галактики. В локальной Вселенной это соотношение хорошо изучено. Масса ЧД составляет около 0,1% от массы звезд в балдже галактики.
|
|
|
|
|
|
|
Но на высоких красных смещениях JWST обнаружил галактики, где масса черной дыры составляет 1:10 или даже 1:1 относительно массы звезды-хозяина. Это огромное расхождение, где черные дыры в 10-100 раз «массивнее» своих галактик.
|
|
|
|
Открытие этих сверхмассивных черных дыр привело к идее тяжелых зародышей. В этом сценарии загадочные «маленькие красные точки», также обнаруженные телескопом JWST, являются тяжелыми зародышами, которые привели к появлению сверхмассивных черных дыр. Это объяснение получило распространение, но новое исследование представляет иное понимание сверхмассивных черных дыр.
|
|
|
|
Однако есть проблема с наблюдениями сверхмассивных черных дыр, проведенными телескопом JWST. «Эти наблюдения подвержены значительной систематической ошибке отбора, поскольку в текущих обзорах JWST можно обнаружить только самые яркие активные ядра галактик, представляющие собой редкий хвост более крупной популяции активных ядер галактик», — пишут авторы. «Поэтому измерение глобальной зависимости сверхмассивных черных дыр от массы требует более сложного подхода, который исследует содержание активных ядер галактик в более широкой популяции галактик».
|
|
|
|
|
|
«Мы представляем всеобъемлющий обзор популяций черных дыр в ранней Вселенной, полученный путем детального анализа популяций галактик», — пишут авторы. Они использовали спектроскопические данные из четырех внегалактических глубоких обзоров JWST: CEERS, JADES, RUBIES и GLASS. В общей сложности исследователи основывали свою работу на данных 2000 отдельных галактик.
|
|
|
|
Анализ означает объединение спектров множества слабых галактик, сгруппированных по светимости и красному смещению, из четырех обзоров JWST. Это отличается от наблюдения отдельных галактик за раз. Анализ усредняет шум, создаваемый выбросами, и выявляет больше сигналов, которые могли бы быть потеряны при любом отдельном наблюдении.
|
|
|
|
Исследователи утверждают, что обнаруженные JWST внешние черные дыры являются выбросами, искажающими наше понимание. «Наши результаты показывают, что отдельные обнаружения активных галактических ядер (АГЯ) с большей вероятностью охватывают верхнюю границу распределения MBH–M*, в то время как объединение данных по «нормальным» галактикам и поиск признаков АГЯ могут преодолеть предвзятость отбора отдельных обнаружений», — пишут они.
|
|
|
|
По мнению авторов, это говорит о том, что соотношение MBH–M*, обнаруженное в ранней Вселенной, не является репрезентативным. «...средняя галактика содержит черную дыру, которая максимум в 10 раз массивнее своей родительской галактики», — пишут они. Это гораздо ближе к соотношению в локальной Вселенной.
|
|
|
|
Если они правы, то нет необходимости в тяжелых зародышах для объяснения черных дыр ранней Вселенной, потому что они никогда не были настолько массивными изначально. Некоторые из них выходят за пределы соотношения MBH–M* в локальной Вселенной, но все еще могут быть объяснены аккрецией Эддингтона.
|
|
|
|
«Мы исследовали свойства зародышей предполагаемых черных дыр и обнаружили, что их можно хорошо объяснить наличием легких остатков звезд в качестве зародышей, подвергающихся умеренной аккреции Эддингтона», — поясняют авторы.
|
|
|
|
Источник
|
