Столкновения древних звёзд предложили как объяснение «малых красных точек» JWST
Моделирование ранней Вселенной показало, что в плотных звёздных скоплениях могли многократно сливаться звёзды. Такие слияния способны создавать массивные «зародыши» чёрных дыр и одновременно объяснять природу загадочных компактных красных объектов.
Частые столкновения и слияния звёзд в ранней Вселенной могли создавать необычно массивные звёзды, из которых затем формировались крупные чёрные дыры. К такому выводу пришла группа исследователей, смоделировавшая плотные звёздные системы первых эпох космоса.
Согласно симуляциям, в таких скоплениях звёзды располагались настолько близко, что регулярно сталкивались. Быстрые столкновения разрушали бы оба объекта, однако при более медленных сближениях звёзды могли сливаться. Повторяющиеся слияния способны в итоге сформировать одну гигантскую звезду с массой, сопоставимой с массой всего скопления. После окончания её жизни она могла коллапсировать в массивную чёрную дыру.
Авторы рассматривают этот механизм как возможный источник «семян» сверхмассивных чёрных дыр. Наблюдения James Webb зафиксировали сверхмассивные чёрные дыры в период, когда возраст Вселенной ещё не достиг миллиарда лет. При обычном сценарии рост таких объектов за счёт поглощения вещества и слияний требует не менее миллиарда лет. Более крупные начальные чёрные дыры могли бы сократить эту проблему.
Обычно коллапс массивной звезды создаёт чёрную дыру звёздной массы — от 10 до 100 масс Солнца. Промежуточный класс, чёрные дыры массой от 100 до 100 000 солнечных, считается вероятным звеном между такими объектами и сверхмассивными чёрными дырами массой в миллионы или миллиарды Солнц. В представленной модели плотные скопления дают условия для появления именно таких массивных «семян».
Та же гипотеза может быть связана с природой Little Red Dots — очень компактных красных объектов, которые JWST обнаруживает в ранней Вселенной. Один из вариантов их объяснения предполагает, что в центре таких объектов находятся быстро растущие чёрные дыры. Симуляции допускают другую, связанную картину: «малые красные точки» могут быть плотными скоплениями, где продолжаются столкновения звёзд, а затем возникает сверхмассивная звезда и коллапсирует в чёрную дыру промежуточной массы.
К возрасту Вселенной около 2 млрд лет Little Red Dots уже не наблюдаются. Авторы связывают это с изменением космической среды: менее чем через миллиард лет после Большого взрыва вместо упорядоченных спиральных галактик существовали плотные и хаотичные области звездообразования, благоприятные для таких столкновений. В современных центрах галактик плотные звёздные среды тоже есть, но уже сформировавшиеся сверхмассивные чёрные дыры разгоняют обращающиеся вокруг них звёзды. Поэтому столкновения там происходят на разрушительных скоростях и не приводят к образованию сверхмассивных звёзд.