Телескопы нового поколения смогут напрямую засечь коллапс старейших чёрных дыр

В работе, выложенной на сайте препринтов arXiv.org, астрономы выдвинули предположение о том, как при помощи строящегося радиотелескопа в Австралии можно будет пролить свет на загадку формирования первых чёрных дыр.

Вероятно, первые чёрные дыры во Вселенной появились из-за сжатия большого количества газа. В момент коллапса эти объекты испускали сильнейший поток излучения – в том числе и в радиодиапазоне. Эти-то всплески излучения и собираются улавливать при помощи радиотелескопов нового поколения. Они позволят нам лучше понять эту критически важную эпоху на жизненном пути Вселенной.

Астрономам уже известно, что сверхмассивные чёрные дыры появились ещё на заре Вселенной – всего около 700 млн лет после Большого взрыва. На таких ранних этапах развития чёрные дыры никак не могли сформироваться «обычным» образом – то есть, после смерти массивных звёзд и последующего поглощения окружающей материи.

Однако чёрные дыры могут и просто появляться. Если достаточно большое облако газа (примерно в миллион раз больше Солнца по массе) сможет достаточно быстро схлопнуться, то у звезды не будет времени на то, чтобы появиться, и тогда на этом месте сразу сформируется гигантская чёрная дыра.

Это лишь гипотеза, а гипотезы надо проверять. Конечно, в такой момент должно сгенерироваться огромное количество электромагнитного излучения. Часть его смогут обнаружить космический телескоп «Джеймс Уэбб», телескоп «Нэнси Грейс Роман», и телескоп «Евклид». Однако даже при самых благоприятных обстоятельствах это излучение будет очень плохо видно в указанные телескопы.

Однако при таком коллапсе чёрной дыры вокруг неё может сформироваться аккреционный диск. Именно поглощение такого диска чёрной дырой и порождает невероятно мощное излучение, видимое, в том числе, в радиодиапазоне. Именно это излучение позволило учёным обнаружить первые гигантские чёрные дыры – квазары.
Подобные процессы шли и на заре Вселенной, а их огромная мощность может позволить обнаружить их и сегодня.

По расчётам исследователей, для этого должно будет хватить радиотелескопа Square Kilometre Array (антенная решётка площадью в квадратный километр) – крупнейшего в мире радиоинтерферометра, который только по первоначальной задумке должен был занимать квадратный километр. С тех пор проект был переработан, и сейчас части телескопа размещают в Южной Африке, Австралии и Новой Зеландии. После постройки телескоп будет в 50 раз чувствительнее любого другого из работающих радиотелескопов.