Загадка первых звезд: как древние черные дыры переписывают историю Вселенной

Что, если темная материя состоит из древних черных дыр, возникших в первые мгновения после Большого взрыва? Новое исследование астрофизиков из Калифорнийского университета в Санта-Круз (UCSC) предлагает неожиданный взгляд на роль первичных черных дыр (PBH) в формировании первых звезд Вселенной.

Звезды населения III: первые огни во тьме

Первые звезды — так называемые звезды населения III — зажглись в минигало, плотных сгустках темной материи. Они состояли почти исключительно из водорода, поскольку более тяжелые элементы еще не были синтезированы.

"Звезды населения III — это ключ к пониманию ранней Вселенной, но мы никогда их не наблюдали напрямую", — отмечают исследователи.

Чтобы разгадать их природу, ученые смоделировали условия, при которых могли формироваться эти звезды, учитывая возможное влияние PBH.

Первичные черные дыры: ускорители или тормоза звездообразования?

PBH могли играть двоякую роль:

• семена звезд — массивные PBH (в 100+ раз тяжелее Солнца) ускоряли образование первых звезд, создавая гравитационные флуктуации.
• подавители — менее массивные PBH (около 10 солнечных масс) замедляли процесс, нагревая газ и препятствуя его коллапсу.

Однако если мелких PBH было много, их совокупное притяжение (эффект Пуассона) снова ускоряло звездообразование.

Как проверить теорию?

Ответ могут дать будущие наблюдения:

• космический телескоп Джеймса Уэбба сможет обнаружить следы первых звезд.
• Square Kilometer Array (SKA) позволит исследовать космологию на длине волны 21 см, заглянув в эпоху реионизации.

Если звезды населения III образовались раньше, чем предсказывают модели, это укажет на влияние PBH. Если позже — значит, их роль была менее значительной.