Космический телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST) зафиксировал в ранней Вселенной компактные, но аномально яркие объекты с красным смещением. Их светимость в сотни раз превышает типичные показатели для галактик той эпохи. Астрофизики полагают, что внутри скрываются чёрные дыры с массами порядка миллиардов солнечных. Однако стандартные модели аккреции сталкиваются с парадоксом: для постепенного набора такой массы не хватило бы времени, прошедшего с момента Большого взрыва.

Решение предлагает новая теоретическая работа: эти чёрные дыры не росли за счёт поглощения вещества, а сформировались сразу гигантами в результате коллапса первичных структур. Ключевую роль играет тёмная материя — невидимая субстанция, которая не испускает и не поглощает электромагнитное излучение, но проявляет себя через гравитацию, пронизывая весь космос. В ранней Вселенной, как предполагается, произошёл фазовый переход первого рода. Аналогия из обыденной жизни: представьте кастрюлю с остывающим киселём, где почти вся масса быстро затвердевает, но кое-где сохраняются жидкие карманы. Так и здесь: в почти однородной среде из тёмной материи возникли редкие «пузыри» с иными свойствами. Эти области схлопнулись под действием собственной гравитации, минуя длительную стадию аккреции, и непосредственно породили сверхмассивные чёрные дыры.

Тот же сценарий предсказывает генерацию гравитационных волн — колебаний метрики пространства-времени — сверхнизкой частоты. Длина такой волны сопоставима с размерами нашей Галактики или даже превышает их; проходя сквозь Землю, она вызывает деформации на масштабах долей протона. Зарегистрировать этот эффект можно с помощью наблюдений за пульсарами — стремительно вращающимися нейтронными звёздами, излучение которых приходит к нам с периодичностью, сравнимой с точностью атомных часов. Малейшие отклонения в ритме этих космических маяков укажут на прохождение гравитационной волны. Обнаружение подобного сигнала стало бы прямым и неопровержимым подтверждением гипотезы о рождении чёрных дыр-гигантов из первичных флуктуаций тёмной материи.