Астрофизиков давно смущала проблема первых чёрных дыр, появившихся во Вселенной – они слишком быстро набрали массу, хотя в те времена возможностей для этого практически не было. Ответ нашли учёные Университета Карнеги Меллон и Космологического центра Астрид Маквильямс (США) при ставшей уже стандартной помощи компьютерного моделирования.
Проблема заключалась в том, что первые 700-800 миллионов лет все во Вселенной, как и она сама, имело маленькие размеры. Галактики и звезды тогда только начинали формироваться, находились на большом удалении друг от друга, и чёрные дыры, "живущие" в центрах этих галактик, сидели "на голодном пайке". Однако наблюдения, недавно проведенные космической обсерваторией Sloan Digital Sky Survey, показали, что эта теория, такая красивая и логичная, дает сбой – были обнаружены гигантские чёрные дыры, существовавшие как раз в "голодные годы", 700 миллионов лет назад. Больше того, по массе они мало отличались от современных сверхмассивных звёзд возрастом в 13,6 млрд лет.
По сегодняшним представлениям, сверхмассивные чёрные дыры возникают при столкновении двух галактик и слиянии их центральных, пока ещё не сверхмассивных, чёрных дыр. Однако в первый миллиард лет жизни Вселенной галактики были в дефиците, поэтому вероятность их столкновения была минимальной. Однако получалось, что именно тогда чёрные дыры набрали основной вес, а потом, когда галактическая пища появилась в избытке, вдруг по какой-то причине "сели на диету".
Чтобы разобраться в том, что же на самом деле происходило с чёрными дырами в первый миллиард лет, учёные разработали самую массивную на сегодня космологическую симуляцию жизни Вселенной в тот период, такую, что для её реализации потребовалась помощь суперкомпьютеров. Отследить поведение столь большого объема Вселенной их заставила редкость тогдашних чёрных дыр. Начальные условия ничем необычным не отличались, однако результат оказался неожиданным для всех.
Машина "сообщила" исследователям, что сверхмассивные чёрные дыры в то время должны были быть именно такими, о каких предупреждал телескоп. Причина заключалась в холодном межзвёздном газе – ученые увидели, как он мощными струями со всех сторон устремляется в чёрную дыру, и за этот счёт она наращивает массу по очень крутой экспоненте, быстрее, чем что бы то ни было в этом мире. Спустя миллиард лет ситуация стала меняться, и сегодня холодный газ практически не входит в меню чёрных дыр, этому препятствует процесс так называемого "шокового нагрева" – по пути к чёрной дыре холодный газ сталкивается с другими массами газа, резко нагревается и уже не может попасть туда, куда его тянут гравитационные силы.
Выяснилось также, что разработанная учеными компьютерная методика моделирования раннего периода жизни Вселенной может помочь разобраться не только с чёрными дырами, но и с многими другими загадками того периода. Сейчас учёные пытаются модифицировать её и захватить в "поле зрения" суперкомпьютера еще большую часть ранней Вселенной.
