Согласно новым данным, полученным в результате компьютерного моделирования, сверхмассивные черные дыры уничтожали звезды гораздо интенсивнее, чем в наши дни. Это происходило менее чем через миллиард лет после Большого взрыва, когда частота подобных разрушительных событий превышала текущую в десятки или даже сотни раз. Поиск свидетельств «поглощения» звезд может быть осуществлен путем анализа ярких вспышек и гравитационных волн.
Сверхмассивные черные дыры, чья масса варьируется от сотен тысяч до десятков миллионов солнечных масс, сформировались на ранних этапах существования Вселенной, когда ее возраст составлял всего 5-10 процентов от современного. Это означает, что свет, исходящий от самых первых галактик, преодолел расстояние до Земли более чем за 12-13 миллиардов лет. Однако, стремительное развитие этих древних образований до сих пор остается неразгаданной тайной, о чем сообщает Naked Science рассказывал ранее.
С помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб» астрономы обнаружили большое количество компактных и ярких источников, которые получили название «маленькие красные точки». По предварительным данным, эти объекты имеют отношение к активным галактическим ядрам и сверхмассивным черным дырам.
Ученые до настоящего времени не пришли к единому мнению относительно природы этих объектов, и выдвигают самые разные гипотезы. Более того, в ту же эпоху фиксируют экстремально яркие вспышки, которые могут быть результатом приливного разрушения звезд, когда светило разрывает гравитацией СМЧД.
Чтобы установить соответствие между полученными данными наблюдений и выяснить, что представляют собой эти крошечные красные пятнышки, авторы свежего научного труда, опубликованного на сервере препринтов Корнеллского университета, смоделировали динамику светил в плотном скоплении вокруг черной дыры. Подход позволил рассчитать, как объекты постепенно приближаются к космическому «монстру» и разрушаются под действием его гравитации.
Ученые во главе с Константиносом Критосом из Университета Джонса Хопкинса (США) также рассмотрели влияние гравитации, эволюцию звезд и повышенную концентрацию массивных звездных остатков вблизи центра сверхмассивной черной дыры. Полученные данные свидетельствуют о том, что в первые сто миллионов лет аккреция вещества могла происходить со скоростью, составляющей примерно 10⁻² солнечной массы в год, главным образом за счет массивных звезд. Впоследствии этот процесс мог перейти к менее массивным светилам и компактным остаткам.
Согласно расчетам, примерно 12-13 миллиардов лет назад частота разрушений звезд составляла около пяти тысяч событий на кубический гигапарсек в год, что значительно превышает современные локальные оценки. Вероятно, наиболее интенсивные вспышки были связаны с разрушением звезд, масса которых варьируется от 30 до 150 солнечных масс. Разрушение таких массивных звезд может объяснить наблюдаемые экстремальные ядерные транзиенты (Extreme Nuclear Transients) — вспышки, которые не соответствуют ни одному ранее известному событию.
События, связанные с захватом небольших объектов, таких как белые карлики, нейтронные звезды и черные дыры звездной массы, генерируют гравитационные волны, и некоторые из них смогут быть зафиксированы будущей космической обсерваторией LISA. Следовательно, процессы, происходящие внутри звезд, станут доступными для изучения не только на основе анализа света, но и посредством анализа «ряби» пространства-времени.
Несмотря на то, что главным фактором увеличения массы сверхмассивных черных дыр остается поглощение газа, уничтожение звезд – это неотделимый и значимый побочный эффект активной эволюции молодых галактических центров, которые можно сравнить с космическими «кухнями», где формировались первые гигантские черные дыры во Вселенной.
Однако, не все ученые разделяют интерпретацию, представленную в данном исследовании. Астрофизик Сергей Попов отметил, не исключено, что некоторые из этих мелких красных точек на самом деле не являются действующими ядрами, а представляют собой очень плотные формирующиеся структуры – предшественники шаровых скоплений. Учитывая, что обе версии выдвигают проверяемые гипотезы, можно лишь надеяться, что будущие наблюдения помогут определить, какая из них соответствует действительности.