У Галактики есть «горячая сторона» — и теперь мы знаем почему

 

Изображение Млечного Пути над обсерваторией Паранал, Чили, 21 июля 2007 года. 

(Источник: ESO/Y. Beletsky)

Mark Thompson, Universe Today, 28 апреля 2026 года

Если вы когда-нибудь закрывали пальцем отверстие велосипедного насоса и чувствовали, как воздух нагревается при сжатии, то вы уже понимаете физику, лежащую в основе нового открытия о нашей Галактике. Оказывается, у Млечного Пути есть «горячая» и «холодная» стороны, и причина этого сводится к тому же самому принципу.

Астрономы уже в течение некоторого времени знают, что нашу Галактику окружает огромный ореол горячего газа. Эта гигантская, невидимая сфера простирается далеко за пределы привычного диска звёзд, который мы обычно называем Млечным Путём, и имеет температуру около двух миллионов градусов — в сотни раз выше температуры видимой поверхности Солнца. Загадка заключалась в том, почему одна половина этого ореола оказывается горячее другой. Данные рентгеновской обсерватории eROSITA, опубликованные в 2024 году, показали, что южная часть ореола примерно на 12% горячее северной. Долгое время никто не мог объяснить причину.

Детекторы рентгеновского излучения обсерватории eROSITA 

(Источник: Johannes Buchner)

Теперь команда из Университета Гронингена считает, что нашла ответ — и он связан с соседом, который незаметно «подталкивает» нас уже миллиарды лет. Большое Магелланово Облако — небольшая галактика-спутник, видимая в южном полушарии Земли как слабое светящееся пятно на небе. Она обращается вокруг Млечного Пути, и её гравитации достаточно, чтобы медленно тянуть всю нашу Галактику в свою сторону. Сейчас Млечный Путь дрейфует к югу со скоростью около 40 км/с. Это может звучать не слишком впечатляюще, но на космических масштабах эффект оказывается значительным.

По мере движения Млечный Путь «вдавливается» в газ на своей южной стороне. Галактика действует как поршень, сжимая газ перед собой — а сжатый газ нагревается. Это тот же самый эффект, который нагревает воздух в велосипедном насосе, только в масштабах, почти не поддающихся воображению. Компьютерные моделирования показывают, что такое сжатие увеличивает температуру южной части ореола на 13–20%, что хорошо согласуется с наблюдениями eROSITA. Удивительно, но весь этот эффект сформировался сравнительно недавно — всего за последние 100 миллионов лет.

Изображение Большого Магелланова Облака, полученное обзором VISTA Европейской южной обсерватории 

(Источник: ESO/VMC Survey)

Это исследование, возможно, решает и вторую давнюю загадку. Астрономы давно замечали, что быстрые облака более холодного газа гораздо чаще встречаются в северной части ореола, чем в южной. Новая модель объясняет это тем, что север, будучи менее сжатым и немного более холодным, создаёт условия, в которых такие облака легче формируются и дольше сохраняются.

Это наглядное напоминание о том, что Млечный Путь — вовсе не неподвижная структура, спокойно плывущая в космосе. Он движется, реагирует на окружение и формируется под его воздействием — и эти процессы оставляют измеримые следы в масштабах всей Галактики.

Домашнее чтение:

📖 - https://doi.org/10.1093/mnras/stag319

✊

-----

Реплика д-ра Макса

Признаться, мне особенно нравится в этой работе не столько сам результат, сколько его прозрачность.

Мы привыкли думать о Галактике как о чём-то почти неподвижном — диске звёзд, спокойно вращающемся в своём гало. Но здесь нам показывают другую картину: Млечный Путь — это динамическая система, которая не просто существует, а взаимодействует со своим окружением, и делает это вполне ощутимо.

И что особенно изящно — объяснение оказывается почти школьным по своей сути. Сжатие газа ведёт к нагреву. Тот же самый эффект, что в велосипедном насосе, только масштаб увеличен до сотен тысяч световых лет. Иногда Вселенная не требует сложных формул — она требует правильной аналогии.

Конечно, остаются вопросы. Мы говорим о сравнительно небольшом градиенте температуры — порядка десятка процентов. Насколько устойчив этот эффект? Как он будет выглядеть в более точных моделях? И не накладываются ли на него другие процессы — например, вклад прошлых выбросов из центра Галактики?

Но сама идея, что южная часть гало «нагревается» из-за движения Галактики в сторону Большого Магелланова Облака, выглядит убедительно. Особенно потому, что она одновременно объясняет и второе наблюдение — асимметрию холодных облаков.

Это, пожалуй, и есть главный признак хорошей теории: она не просто закрывает один вопрос, а аккуратно стягивает воедино несколько разрозненных фактов.

И в итоге остаётся ощущение, что мы начинаем видеть Млечный Путь не как статичную структуру, а как объект, который буквально «дышит» и «движется» в межгалактической среде.

И, возможно, именно такие, на первый взгляд небольшие асимметрии и есть ключ к пониманию его реальной эволюции.

Напряжение Хаббла: возможно, дело в космической пыли? 🔭

Credit: "Живая Вселенная" при помощи ИИ

Одна из самых обсуждаемых проблем современной космологии — так называемое «напряжение Хаббла». Суть в том, что скорость расширения Вселенной, измеренная разными способами, не совпадает. Локальные методы (через сверхновые типа Ia и цефеиды) дают значение около 73–74 км/с/Мпк, тогда как космологические измерения на основе реликтового излучения — ближе к 67–68. Разница статистически значима и уже давно вызывает вопросы: это новая физика или систематическая ошибка?

Один из подозреваемых — межзвёздная пыль. Сверхновые Ia используются как «стандартные свечи», но их свет проходит через пылевые облака, которые поглощают и «краснят» излучение. Проблема в том, что наблюдаемый цвет сверхновой зависит сразу от двух факторов: её собственной физики и влияния пыли. Разделить эти эффекты непросто, и ошибки в поправках могут напрямую искажать оценку расстояний — а значит, и значение постоянной Хаббла.

В новой работе предложен радикально простой подход: не пытаться исправлять влияние пыли, а обойти его. Авторы выбирают только самые «синие» сверхновые — те, которые почти не затронуты поглощением. Идея в том, что такие объекты дают более «чистый» сигнал без сложных коррекций.

Анализ проведён на двух независимых наборах данных — Pantheon+ и CSP — с использованием разных методов обработки. Сверхновые разделили по цвету и отдельно оценили значение H₀ для каждой группы. Результат оказался показателен: для «синих» сверхновых получено значение около 70 км/с/Мпк — заметно ниже классических локальных оценок и ближе к значениям, полученным из реликтового излучения.

Более того, обнаружена чёткая тенденция: чем «краснее» сверхновые (то есть чем сильнее влияние пыли), тем выше получается значение H₀. Это прямое указание на то, что текущие модели пылевого поглощения могут давать систематическое смещение — и, возможно, именно оно частично отвечает за напряжение Хаббла.

Конечно, есть ограничения. Выборка «синих» сверхновых пока невелика, особенно среди калибраторов с точными расстояниями. Формально все значения H₀ всё ещё согласуются в пределах ошибок. Но сам факт устойчивого тренда в независимых данных делает результат крайне интересным.

Главный вывод работы осторожный, но важный: возможно, проблема не в новой физике, а в том, как мы учитываем пыль. В ближайшие годы новые обзоры — такие как Rubin Observatory — позволят существенно увеличить статистику и проверить этот эффект.

Если это подтвердится, «напряжение Хаббла» может оказаться не фундаментальным кризисом космологии, а напоминанием о том, насколько сложно правильно интерпретировать даже, казалось бы, хорошо изученные наблюдения.

Домашнее чтение:

📖 - https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ae52f4

✊

----

Реплика д-ра Макса

Есть что-то почти философское в «напряжении Хаббла».

Мы измеряем одну и ту же Вселенную — и получаем два разных ответа.

И первое желание — сказать: значит, физика неправильная. Тёмная энергия ведёт себя не так. Ранняя Вселенная была другой. Нужно что-то менять в фундаменте.

Но иногда Вселенная не ломает теорию. Она просто проверяет, насколько аккуратно мы считаем.

Эта работа — как раз из таких проверок.

Идея почти вызывающе простая: не пытаться исправить всё, что искажено…а взять только то, что почти не искажено.

Самые «синие» сверхновые — как будто чистый сигнал, прошедший через минимальный слой пыли.

И вдруг оказывается, что значение H₀ начинает «сползать» вниз — туда, где уже давно сидят данные реликтового излучения.

Не скачком. Не революцией. Но устойчиво.

И вот здесь начинается самое интересное.

Если результат зависит от цвета сверхновой — значит, он зависит от того, сколько пыли было на пути света. А значит, мы, возможно, не до конца понимаем, как эта пыль работает.

И тогда «напряжение Хаббла» превращается из космологической драмы в гораздо более приземлённую историю: мы ошиблись не в модели Вселенной, а в том, как учитываем шум между нами и ней.

Меня в таких работах всегда привлекает одно: они не пытаются сразу переписать космологию. Они делают шаг назад и спрашивают: а мы точно правильно поняли данные? И иногда этого оказывается достаточно, чтобы снять «напряжение».

Не факт, что это окончательный ответ. Выборка пока мала, эффект нужно проверять.

Но если всё подтвердится — это будет очень красивый исход.

Не новая физика. А старая Вселенная, которую мы просто начали измерять чуть честнее.

🔭

Goddard | Далеко и широко. Часть 1. Различия

 

Youtube | Дзен | ВКонтакте

Космический телескоп James Webb Space Telescope уже находится примерно в миллионе миль от Земли и ведёт научные наблюдения. 

Космический телескоп Nancy Grace Roman Space Telescope планируется к запуску к 2027 году. 

Эти две обсерватории — новейшие флагманские миссии NASA в традиции Hubble Space Telescope, Chandra X-ray Observatory и Spitzer Space Telescope. 

Но зачем нам нужны оба телескопа? И почему они выглядят так по-разному? 

Исходный ролик - https://www.youtube.com/watch?v=bDplcGXv32g

Взрывающиеся звёзды, чёрные дыры и запрещённая область

Эта иллюстрация показывает взрыв сверхновой, вызванной парной нестабильностью. Такие взрывы не оставляют после себя ничего — даже чёрной дыры. Согласно новым исследованиям, именно они могут объяснить так называемую «запрещённую область» масс чёрных дыр. 

Credit: Gemini Observatory / NSF / AURA / Joy Pollard.

Universe Today, 22 апреля 2026 года

Когда в 2015 году была впервые обнаружена гравитационная волна (GW), учёные заявили, что открыли новое окно во Вселенную. В то время как большая часть астрономии основана на регистрации электромагнитного излучения, гравитационные волны — это нечто иное. Это ряби в пространстве-времени, предсказанные Эйнштейном.

Детекторы гравитационных волн позволили обнаруживать слияния чёрных дыр, которые излучают такие волны при столкновении. Астрономы используют эти сигналы для определения масс чёрных дыр. На сегодняшний день зарегистрированы уже сотни событий, и вместе они представляют собой своего рода «перепись населения» чёрных дыр по массам.

Согласно астрофизическим теориям, массивные звёзды с массами примерно от 50 до 130 масс Солнца должны коллапсировать и превращаться в чёрные дыры. Значит, в этом диапазоне мы должны наблюдать соответствующие чёрные дыры. Однако наблюдения гравитационных волн показывают, что чёрные дыры звёздного происхождения с массами более ~45 масс Солнца встречаются крайне редко. Это явление получило название «запрещённой области» масс. Чем это можно объяснить?

Новое исследование, опубликованное в журнале Nature, возможно, даёт ответ. Оно называется «Evidence of the pair-instability gap from black-hole masses», а его ведущий автор — Хуэй Тун из Школы физики и астрономии Университета Монаша (Австралия).

«Звёздная теория предсказывает запрещённый диапазон масс чёрных дыр примерно от 50 до 130 масс Солнца из-за сверхновых парной нестабильности, однако убедительные свидетельства существования этого разрыва в распределении масс по данным гравитационных волн долгое время отсутствовали», — пишут авторы.

Но теперь ситуация меняется благодаря накопленным данным гравитационно-волновых наблюдений. Они показывают, что чёрные дыры с массами выше ~45 солнечных действительно редки. Это указывает на то, что некий физический механизм препятствует их образованию. И многое из происходящего внутри массивных звёзд может объяснить этот эффект.

Звезда — это баланс между давлением термоядерных реакций, направленным наружу, и гравитацией, стремящейся сжать её внутрь. На главной последовательности эти силы уравновешены. Но со временем гравитация берёт верх, и ядро массивной звезды коллапсирует, формируя чёрную дыру.

Однако в самых массивных звёздах условия оказываются иными. При экстремально высоких температурах гамма-кванты могут порождать пары электрон–позитрон. Это снижает давление излучения внутри звезды и вызывает её коллапс. Но вместо образования чёрной дыры происходит взрыв — сверхновая парной нестабильности. Этот взрыв настолько мощный, что полностью разрушает звезду.

На этой схеме показано, что происходит внутри такой сверхновой. В очень массивной звезде гамма-кванты становятся настолько энергичными, что часть их энергии расходуется на образование пар электрон–позитрон. Это снижает давление излучения, звезда частично коллапсирует под действием собственной гравитации, а затем запускаются неконтролируемые термоядерные реакции, приводящие к взрыву. В результате не остаётся ничего — даже чёрной дыры.

Credit: By NASA/CXC/M. Weiss - http://chandra.harvard.edu/photo/2007/sn2006gy/more.html, specifically http://chandra.harvard.edu/photo/2007/sn2006gy/sn2006gy_ill.tif, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=2082949*

Ключевой момент в том, что после такого взрыва не остаётся даже чёрной дыры. Именно это и создаёт «запрещённую область» масс: если звёзды определённого диапазона полностью разрушаются, чёрные дыры с такими массами просто не должны существовать.

На этом история могла бы закончиться, но она сложнее. Астрономы всё же находят отдельные чёрные дыры в этой «запрещённой зоне». Откуда они берутся?

Ответ, по всей видимости, связан с двойными системами. «Хотя разрыв не наблюдается в распределении масс первичных компонентов, он чётко проявляется в распределении масс вторичных компонентов», — пишут авторы. Это означает, что вторичная чёрная дыра, вероятно, образована напрямую, тогда как первичная могла возникнуть в результате предыдущего слияния.

Дополнительное подтверждение даёт вращение чёрных дыр. «Положение разрыва хорошо совпадает с ранее обнаруженным переходом в распределении спинов: системы с первичными компонентами в этой области вращаются быстрее», — отмечают исследователи. Это указывает на существование подвыборки иерархических слияний, где одна из чёрных дыр уже является продуктом предыдущего столкновения.

Небольшое число чёрных дыр, «нарушающих запрет», создаёт новую загадку. Это означает, что наши модели звёздной эволюции и формирования чёрных дыр пока не полны.

Естественные вопросы теперь такие: насколько часто происходят сверхновые парной нестабильности? И насколько эффективно чёрные дыры наращивают массу через слияния?

Ответы на них смогут дать только более чувствительные детекторы гравитационных волн и ещё более обширная статистика наблюдений.

Домашнее чтение:

📖 - https://www.nature.com/articles/s41586-026-10359-0

[ESO]: Цель - Космический Тарантул!

 

ESO, 20 апреля 2026 года

Может показаться, что мы начали космическую войну — но это не так. И это вовсе не сцена из «Звёздных войн». Перед нами — Туманность Тарантул. А эти лучи исходят от лазеров, установленных на телескопах, входящих в состав Интерферометра  Очень Большого Телескопа Европейской Южной Обсерватории.

VLTI объединяет свет от нескольких телескопов, создавая «виртуальный» телескоп с зеркалом, размер которого равен расстоянию между ними. Это позволяет астрономам различать мельчайшие детали. Чтобы корректно объединить свет, необходимо компенсировать искажения, возникающие из-за турбулентности земной атмосферы.

В ноябре 2025 года, в рамках масштабного обновления под названием GRAVITY+, на 8-метровых телескопах, входящих в VLTI, были установлены новые лазеры. Каждый луч на этом изображении исходит от отдельного телескопа, и все они направлены на одну цель. Лазеры возбуждают атомы натрия высоко в атмосфере Земли, создавая искусственные «звёзды», которые видны на концах лучей. Эти звёзды используются для измерения атмосферной турбулентности в реальном времени.

Туманность Тарантул стала одной из первых целей новой системы. Однако это «Изображение недели» не является снимком VLTI, а фотографией, сделанной снаружи телескопов астрономом Антони Бардё, принимавшим участие в тестировании GRAVITY+. Этот снимок красиво объединяет ближние и дальние объекты: лазерные лучи четырёх телескопов, искусственные звёзды на высоте около 90 км и саму Туманность Тарантул в Большом Магеллановом Облаке — карликовой галактике, обращающейся вокруг Млечного Пути на расстоянии примерно 160 000 световых лет.

Искры в пыли

Youtube | Дзен | Рутьюб | ВКонтакте 

Молнии — это не только земное явление. Изучая разряды в атмосферах Земли, Венеры, Юпитера и Сатурна, а также при вулканических извержениях, учёные пытаются понять: могут ли такие же процессы происходить на экзопланетах и коричневых карликах? 

В этом ролике разбираем, как формируются мощные облака в чужих мирах и почему в них могут возникать электрические разряды. Молнии — это не просто вспышки света: они являются индикатором конвекции, образования облаков, ионизации и накопления статического заряда. Более того, они могут играть ключевую роль в запуске пребиотической химии. 

Рассмотрим несколько интересных объектов:
— 55 Cancri e — горячая суперземля с возможными лавовыми морями

— Kepler-10b — настоящая лавовая пустыня
— HD189733b — горячий юпитер со следами 

— Kepler-186f и Kepler-62f — планеты с тёрдой поверхностью в зоне обитаемости

— Luhman 16B — ближайший коричневый карлик с бурной атмосферой 

Отдельный вопрос: можно ли наблюдать молнии на экзопланетах? Оказывается, да. Во время транзита по диску звезды активные планеты могут давать сотни тысяч и даже миллионы вспышек — потенциально различимых современными телескопами, такими как Космический Телескоп им. Джеймса Уэбба. Также обсудим физику процессов: роль заряженных пылевых облаков, электрические разряды между частицами, плазменную активацию и запуск неравновесной химии. 

В таких условиях могут происходить реакции, невозможные при обычных температурах и давлениях. Дополнительно рассмотрим свежие исследования по устойчивости пылевых зёрен: как заряд влияет на их форму, почему они могут разрушаться, и как электростатическая эрозия формирует сложные, пористые структуры.  Эти частицы затем снова слипаются — и цикл повторяется. 

Атмосферы экзопланет и коричневых карликов — это одна из самых быстро развивающихся областей астрофизики. Уже в ближайшие годы нас ждёт поток новых данных и, возможно, первые реальные наблюдения внеземных молний.

[GAIA] Реквием по поясу Гулда

 

Вид с северного галактического полюса на окрестность Солнца радиусом 800 пк, при этом центр Галактики расположен справа. Показан набор пунктирных концентрических окружностей с шагом 200 пк от Солнца, которое обозначено жёлтой звездой. (Левая панель) Наложение поля плотности OB-звёзд по Pantaleoni González et al. (2025) (синим) и распределения пыли по карте экстинкции из Vergely et al. (2022) (красным). Волна Рэдклифф (слева; используется модель наилучшего соответствия из Konietzka et al. 2024) и структура Split (справа) показаны как слабо затенённые области, а модель Пояса Гулда из Perrot & Grenier (2003) представлена оранжевым эллипсом. (Правая панель) Звёздные скопления из Hunt & Reffert (2023), связанные с Поясом Гулда, вместе с их ожидаемыми траекториями на следующие 15 млн лет в системе отсчёта LSR. Цвета соответствуют различным семействам скоплений по Swiggum et al. (2024): αPer (пурпурный), M6 (голубой), Cr135 (оранжевый), а также небольшое семейство γVel (тёмно-красный) и несгруппированные молодые скопления (серый), многие из которых принадлежат Волне Рэдклифф. Размеры маркеров пропорциональны массам скоплений.

Credit: M. Pantaleoni González,1 J. Alves et al.

На протяжении более чем ста лет астрономы считали, что Солнце окружено особой структурой — так называемым Поясом Гулда. Это якобы наклонённое кольцо молодых звёзд, газа и пыли, слегка повернутое относительно плоскости Галактики и даже расширяющееся со временем. Такая картина выглядела убедительно: яркие ассоциации звёзд — в Орионе, Скорпионе, Персее — словно выстраивались в гигантскую космическую дугу вокруг нас.

Однако новые данные космической миссии Gaia заставили пересмотреть эту классическую картину. Современные измерения положений и скоростей тысяч звёзд показали, что никакого единого «кольца» в динамическом смысле не существует. То, что мы принимали за Пояс Гулда, оказалось результатом наложения нескольких независимых групп звёздных скоплений, сформированных в разное время и в разных условиях.

Ключевую роль в этом переосмыслении сыграло открытие структуры Волна Рэдклиффа (Radcliffe Wave) — гигантской волнообразной нити газа и молодых звёзд, протянувшейся на тысячи световых лет через окрестности Солнца. Эта волна проходит через такие области, как Орион и Персей, и именно она формирует значительную часть «дуги», которую ранее относили к Поясу Гулда. Вместо наклонённого кольца мы видим фрагмент сложной, колеблющейся структуры межзвёздной среды.

Дополнительный анализ показал, что и кинематика «пояса» — его мнимое расширение и вращение — тоже не выдерживает проверки. Эти эффекты возникают из-за того, что разные группы скоплений движутся в разных направлениях, а наблюдатель (то есть мы, находясь внутри системы) воспринимает их как единое движение. Добавьте сюда влияние движения Солнца и особенности обработки астрометрических данных — и иллюзия замкнутой структуры становится почти неизбежной.

Интересно, что даже пространственная форма «кольца» во многом объясняется наблюдательными эффектами. Ограничения по яркости, ошибки в определении расстояний и выборка объектов приводят к тому, что звёзды чаще «собираются» в видимые дуги и кольца, особенно на расстояниях в сотни световых лет. Это создаёт ложное ощущение структуры там, где на самом деле есть лишь статистический рисунок.

Таким образом, Пояс Гулда, по всей видимости, — это не физический объект, а своего рода космический мираж: трёхмерный астеризм, возникающий из случайного выравнивания нескольких звёздных популяций и структур вроде Radcliffe Wave. Более того, расчёты показывают, что уже через десятки миллионов лет эта «картина» полностью распадётся и перестанет напоминать даже намёк на кольцо.

Этот результат важен не только сам по себе. Он показывает, насколько осторожно нужно интерпретировать крупномасштабные структуры в Галактике. Даже хорошо известные и «очевидные» объекты могут оказаться иллюзией, если смотреть на них с ограниченной точки зрения. И, возможно, именно сейчас — благодаря Gaia — мы впервые начинаем видеть окрестности Солнца такими, какие они есть на самом деле: сложной, динамичной и далеко не такой упорядоченной, как нам казалось раньше.

Домашнее чтение:

📖 - https://doi.org/10.48550/arXiv.2604.13225

✊

------

🧠  Реплика д-ра Макса 

Что же такого замечательного в этой работе? Не то, что Пояс Гулда «отменили». В науке это нормально — модели приходят и уходят. Меня зацепило другое: насколько убедительной может быть иллюзия, если ты находишься внутри системы.

Мы десятилетиями смотрели на распределение ярких звёзд, добавляли немного кинематики, немного пыли — и получали красивое кольцо. Почти идеальное. Даже с расширением. Даже с вращением. Слишком хорошее, чтобы не быть правдой. А оказалось — это просто сумма нескольких независимых структур, наложенных друг на друга.

Radcliffe Wave в этом смысле — как снятая маска. Она не просто «ещё одна структура», она объясняет, почему вообще возникла эта дуга. Мы видели фрагмент волны и дорисовали вокруг него кольцо. Классическая ошибка распознавания образов — только в масштабе Галактики.

И вот здесь начинается самое интересное. Если мы так легко «увидели» несуществующее кольцо в локальной окрестности, где у нас лучшие данные, то что мы делаем с более далекими структурами? С галактическими рукавами? С потоками звёзд? С крупномасштабной структурой Вселенной?

Gaia, по сути, поставила нам диагноз: мы слишком долго работали в режиме проекций и неполных данных. Сейчас мы впервые начинаем видеть динамику, а не просто картинку на небе.

И, пожалуй, главный вывод — не про Пояс Гулда. Он про нас.

Наблюдатель внутри системы всегда рискует принять геометрию за физику.

А Вселенная, как выясняется, не обязана быть удобной для нашего восприятия.

P.S. Похоже, статью в Википедии придётся-таки переделать :/

Тёмная материя может объяснить самые ранние сверхмассивные чёрные дыры

Credit: Public Domain

phys.org, 15 апреля 2026 года

Растущая загадка в астрономии — наличие гигантских чёрных дыр, некоторые из которых достигают массы в миллиард Солнц, уже менее чем через миллиард лет после Большого взрыва. Согласно стандартной теории формирования чёрных дыр, у них просто не было достаточно времени, чтобы вырасти до таких размеров.

Исследование под руководством аспиранта Калифорнийского университета в Риверсайде Яша Аггарвала показывает, что распад тёмной материи может быть ключом к пониманию происхождения этих космических гигантов.

Работа, опубликованная в Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, показывает, что энергия, высвобождаемая при распаде тёмной материи, может изменять химию ранних галактик настолько, что некоторые из них коллапсируют непосредственно в чёрные дыры, минуя стадию формирования звёзд.

Этот результат особенно актуален, поскольку космический телескоп NASA James Webb Space Telescope продолжает обнаруживать необычно массивные чёрные дыры в ранней Вселенной, которые могли образоваться путём прямого коллапса. Ранее астрономы считали, что такой процесс требует редкого совпадения — например, наличия рядом звёзд, освещающих допредзвёздный газ.

Команда Аггарвала выходит за рамки стандартного подхода, используя тёмную материю — невидимые 85% вещества Вселенной, играющие ключевую роль в формировании галактик. Они показывают, что если тёмная материя распадается, она может передавать небольшое количество энергии газу и значительно усиливать вероятность прямого коллапса.

При этом каждая частица тёмной материи должна высвобождать всего лишь ничтожное количество энергии — около одной миллиардной триллионной доли энергии обычной батарейки типа AA.

«Наше исследование показывает, что распадающаяся тёмная материя может существенно изменить эволюцию первых звёзд и галактик, оказывая влияние на всю Вселенную», — отметил Аггарвал.

«С учётом того, что телескоп Webb открывает всё больше сверхмассивных чёрных дыр в ранней Вселенной, этот механизм может помочь устранить разрыв между теорией и наблюдениями».

Флип Танедо, доцент физики и астрономии в UCR и научный руководитель Аггарвала, отметил, что идеи, связанные с этой работой, обсуждались в его группе ещё с 2018 года.

«Первые галактики по сути представляли собой облака чистого водорода, чья химия чрезвычайно чувствительна к малейшим энергетическим воздействиям», — сказал Танедо, соавтор статьи.

«Именно такие свойства мы ищем в детекторе тёмной материи — сигнатурой таких “детекторов” могут быть сверхмассивные чёрные дыры, которые мы наблюдаем сегодня».

Исследовательская группа, в которую также входили Джеймс Дент из Sam Houston State University (Техас) и Тао Сюй из Университета Оклахомы, смоделировала термохимическую динамику газа в присутствии распадающихся аксионов и обнаружила, что диапазон масс тёмной материи примерно от 24 до 27 электрон-вольт может создавать условия для зарождения чёрных дыр прямого коллапса.

Танедо подчеркнул, что работа стала результатом удачного совпадения обстоятельств, когда нужные специалисты встретились в нужное время, в том числе на серии научных семинаров, объединивших физиков элементарных частиц, космологов и астрофизиков для обсуждения ключевых вопросов их области.

«Мы показали, что подходящая среда тёмной материи может значительно повысить вероятность того самого “совпадения”, необходимого для прямого коллапса чёрных дыр», — заключил он.

Домашнее чтение:

📖 - https://dx.doi.org/10.1088/1475-7516/2026/04/034

✊