Первые этапы развития Вселенной напоминают о давнем споре про то, что было раньше: курица или яйцо. Формировались ли сначала звёзды и галактики, а затем среди них медленно образовывались чёрные дыры? Или же чёрные дыры появились раньше первых галактик?
Когда после Большого взрыва материя начала остывать и сгущаться, она сформировалась в те формы и объекты, которые мы наблюдаем на протяжении большей части 13,8-миллиардной истории. Сегодня мы видим эти объекты в виде звёзд, объединённых в гравитационно связанные системы, которые мы называем галактиками. И в центре почти каждой галактики есть сверхмассивная чёрная дыра.
Традиционно считается, что звёзды и галактики появились первыми. Однако новый анализ данных о ранней Вселенной, собранных космическим телескопом «Джеймс Уэбб», позволяет предположить, что на самом деле чёрные дыры и галактики возникли вместе, и что чёрные дыры сформировали галактики, которые развивались вокруг них.
Сверхмассивные чёрные дыры представляют собой особую проблему из-за того, что некоторые чёрные дыры образуются из звёзд. Когда умирает особенно крупная звезда, её ядро коллапсирует, и появляется чёрная дыра.
Более крупные чёрные дыры могут образовываться в результате столкновений между этими объектами... но сверхмассивные чёрные дыры в миллионы и миллиарды раз превышают массу Солнца. Если эти объекты формируются с нуля, это займёт очень много времени, и для такого сценария сначала должны были появиться звёзды.
Наблюдения «Уэбба» говорят о том, что сверхмассивные чёрные дыры появились уже на заре Вселенной. Мы заметили сверхмассивные чёрные дыры менее чем через 500 миллионов лет после Большого взрыва, одну — через 470 миллионов лет, другую — через 400 миллионов; и, что интересно, масса последней чёрной дыры, около 1,6 миллиона Солнц, оказывается равной массе маленьких галактик, вращающихся вокруг неё.
Это наводит на мысль о другом механизме образования чёрных дыр: огромные облака материи коллапсировали прямо в чёрные дыры, не становясь при этом звёздами. Согласно анализу, проведённому Силком и его командой, это означает, что они могли существовать с самого начала, развиваясь совместно с мелкой галактикой и стимулируя её рост. Когда центральная часть облака превратилась в чёрную дыру, оставшиеся окраины облака стали материалом для формирования новых звёзд. Исследование опубликовано в журнале The Astrophysical Journal Letters.
В процессе питания чёрной дыры возникают мощные ветры и струи высокоскоростной плазмы, которые пронизывают окружающее пространство, сжимая находящийся в нем звёздообразующий газ и вызывая интенсивные волны звёздообразования.
