Учёные предположили, что чёрные дыры могут расширяться вместе с Вселенной, а не оставаться независимыми от её роста. К такому выводу пришли физики-теоретики Валерио Фараони и Массимилиано Ринальди. Их работа опубликована в виде препринта на платформе arXiv, сообщает Universe Today.
Исследование появилось на фоне наблюдений космического телескопа James Webb (Джеймс Уэбб) и других обсерваторий. Они обнаружили сверхмассивные чёрные дыры в галактиках, существовавших всего через несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва. Согласно традиционным представлениям, за такой срок эти объекты не должны были успеть вырасти до подобных размеров.
Рост чёрных дыр ограничивает предел Эддингтона — максимальная скорость, с которой вещество может падать на объект. Поэтому ранняя Вселенная, как считалось, была слишком молодой для формирования наблюдаемых сверхмассивных чёрных дыр. Новая гипотеза допускает, что часть их массы могла появиться не только за счёт поглощения газа, но и вследствие расширения самой Вселенной.
Обычно чёрные дыры описывают с помощью решения Шварцшильда, в котором объект рассматривается как неподвижный и изолированный от окружающего пространства. Однако Вселенная расширяется и не является пустой или статичной. При попытке напрямую учесть это расширение в прежней модели возникает физически невозможная «голая сингулярность».
Чтобы обойти проблему, исследователи рассмотрели видимый горизонт чёрной дыры — границу, за которую не может выйти свет. Они проверили, как он соотносится с расширением Вселенной, и пришли к выводу, что физически состоятельным остаётся сценарий, при котором чёрная дыра со временем начинает двигаться вместе с космосом и расширяется с той же скоростью.
Такая модель может помочь объяснить не только раннее появление сверхмассивных чёрных дыр, но и существование объектов в так называемом верхнем массовом разрыве. Их столкновения фиксировали детекторы гравитационных волн LIGO и Virgo, хотя стандартные модели звёздной эволюции не предполагают образования чёрных дыр такой массы. Авторы подчёркивают, что гипотеза пока не доказана, однако будущие наблюдения James Webb и других обсерваторий могут позволить её проверить.