Новое исследование, о котором сообщает портал Space.com, показывает, что в ранней Вселенной столкновения звёзд происходили часто. Это могло способствовать быстрому росту сверхмассивных чёрных дыр и объяснить природу загадочных «маленьких красных точек», которые фиксирует космический телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST).
Учёные провели моделирование ранней Вселенной и выяснили, что звёздные системы тогда были очень плотными, из-за чего светила часто сталкивались друг с другом. Быстрые столкновения разрушали звёзды, а более медленные приводили к многократным слияниям. В результате появлялись сверхмассивные звёзды, которые в конце жизни могли сжиматься в чёрные дыры крупнее обычных. Такие объекты могли стать зародышами первых сверхмассивных чёрных дыр.
Плотные звёздные скопления встречаются и в современной Вселенной — в центрах галактик. Однако там условия не подходят для рождения сверхмассивных звёзд: в ядрах галактик уже находятся сверхмассивные чёрные дыры, и их мощное притяжение разгоняет обращающиеся звёзды. Поэтому происходящие столкновения оказываются высокоскоростными и разрушительными.
«Пожалуй, самый странный результат наших симуляций в том, что звёзды могут многократно сливаться внутри скопления, пока не образуют одну гигантскую звезду с массой целого скопления, — приводит Space.com слова участницы исследования Клэр Уильямс из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA). — Когда такая огромная звезда подходит к концу жизни, модели предполагают, что у неё может не остаться иного варианта, кроме как сжаться в себя и образовать массивную чёрную дыру».
Существование сверхмассивных чёрных дыр в возрасте Вселенной менее 1 млрд лет озадачивает астрономов с 2022 года, когда JWST начал их находить. Обычно чёрной дыре требуется не менее 1 млрд лет, чтобы набрать массу в миллионы или миллиарды солнечных. Одно из объяснений состоит в том, что сверхмассивные чёрные дыры не начинают с нуля, а формируются из зародышей — чёрных дыр промежуточной массы. Новые симуляции показывают, что такие зародыши возникали в плотных звёздных скоплениях, что давало процессам роста фору.
«Плотные звёздные скопления в нашей модели служат естественным местом рождения массивных зародышей чёрных дыр, — сказала Уильямс. — Та же среда, что формирует чёрную дыру, может поставлять звёзды и газ, влияющие на её дальнейший рост». По данным Space.com, работа опубликована в понедельник, 26 октября, в Astrophysical Journal.