Новые исследования, проведенные Джереми Молдом и Адамом Баттеном из Университета Суинберна, предполагают, что первичные черные дыры (ПЧД), сформировавшиеся в первые тысячи лет после Большого взрыва, могли стать основой для возникновения квазаров и радиогалактик в ранней Вселенной.
Согласно этой гипотезе, ПЧД возникли из-за незначительных флуктуаций в среде ранней Вселенной. Обладая значительной гравитационной силой, они могли притягивать окружающий газ и пыль, постепенно превращаясь в сверхмассивные черные дыры в центрах квазаров. Наблюдаемая функция светимости квазаров (QLF), описывающая изменение их яркости со временем, согласуется с предсказаниями этой теории. Исследования показывают, что эти ранние сверхмассивные черные дыры были относительно большими по сравнению со своими галактиками, достигая масс до десяти миллионов солнечных масс, что выше, чем у современных галактик. Это может свидетельствовать о том, что черные дыры формировались на ранних этапах, когда галактики были еще малы.
Теория также предполагает, что небольшие галактики могли служить источником «топлива» для свечения квазаров, поглощаясь сверхмассивными черными дырами. По мере поглощения материи яркость квазара могла снижаться, следуя кривой QLF. Существует связь между квазарами и радиогалактиками — типами галактик, испускающими мощные радиоизлучения. Если квазары образуются из ПЧД, они со временем могут эволюционировать в радиогалактики после того, как их активность снизится и они поглотят всю доступную материю. Сходство в функциях светимости квазаров и радиогалактик подтверждает эту идею. Ожидается, что радиогалактики живут примерно в десять раз дольше квазаров.
Гипотеза также предлагает возможное объяснение того, что питает квазары: ПЧД могли обеспечить необходимую энергию для свечения квазаров, поглощая соседние галактики. Кроме того, исследование предполагает, что квазары могут быть использованы как «стандартные свечи» для измерения космологических расстояний, подобно сверхновым типа Ia. Происхождение квазаров из ПЧД может установить базовую линию для понимания их светимости, что в конечном итоге позволит использовать их в качестве стандартных свечей.
Космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) может предоставить дополнительные сведения о квазарах, заглядывая еще дальше в прошлое Вселенной. Недавние наблюдения JWST выявили десятки молодых квазаров в ранней Вселенной, некоторые из которых были обнаружены в средах с низкой плотностью, что ставит под сомнение существующие модели их формирования. Эти наблюдения также показали, что ранние сверхмассивные черные дыры были относительно массивнее своих галактик по сравнению с современными аналогами, что поддерживает теорию прямого коллапса черных дыр.