УДК: 524.6:524.882
Происхождение первых звёзд, планет и галактик: сценарий «чёрные дыры первыми» в космологии саморепликацииМосквин С.Л.Директор автономной некоммерческой организации дополнительного образования «Инноватор», Москва, РоссияАннотация. В работе предложен альтернативный сценарий формирования первых космических структур, в котором чёрные дыры возникают
раньше звёзд и галактик и служат их «зародышами». В рамках ранее предложенной автором космологии саморепликации постулируется, что в среде фундаментальных частиц ранней Вселенной локальная область самореплицирующихся тёмных частиц уплотняется, приобретает вращение (угловой момент) и сильную гравитацию и образует первую чёрную дыру без начальной сингулярности.В её аккреционном диске из стянутых элементарных частиц происходит формирование протонов и запуск протон-протонного синтеза, что даёт первые звёзды; звёзды мигрируют из диска, а из их вещества (газа и пыли) формируются планеты — так складывается первая галактика. Сценарий сопоставлен со стандартной картиной (первые звёзды населения III из первичного газа в гало тёмной материи) и с недавними наблюдениями телескопа «Джеймс Уэбб», выявившими неожиданно массивные ранние галактики и чёрные дыры, что оживило дискуссию о возможности образования чёрных дыр раньше галактик. Честно обозначены обязательные условия состоятельности сценария — воспроизведение первичного соотношения водорода и гелия и наблюдаемой хронологии — и сформулированы проверяемый критерий и условие фальсификации.
Ключевые слова: происхождение галактик, первые звёзды, чёрные дыры, аккреционный диск, нуклеосинтез, тёмные частицы, саморепликация, JWST, космологическая связь.
The Origin of the First Stars, Planets, and Galaxies: A “Black Holes First” Scenario in Self-Replication CosmologyMoskvin S.L.Director of the Autonomous Non-Profit Organization of Additional Education “Innovator”, Moscow, RussiaAbstract. This paper proposes an alternative scenario for the formation of the first cosmic structures in which black holes arise
before stars and galaxies and serve as their “seeds.” Within the author’s previously proposed self-replication cosmology, it is postulated that in the medium of fundamental particles of the early Universe a local region of self-replicating dark particles condenses, acquires rotation (angular momentum) and strong gravity, and forms the first black hole without an initial singularity. In its accretion disk of captured elementary particles, protons form and proton-proton fusion is initiated, yielding the first stars; the stars migrate out of the disk, and planets form from their material (gas and dust) — thus assembling the first galaxy. The scenario is compared with the standard picture (first Population III stars from primordial gas in dark-matter halos) and with recent James Webb Space Telescope observations of surprisingly massive early galaxies and black holes, which have revived the discussion of whether black holes can form before galaxies. The mandatory conditions of viability — reproducing the primordial hydrogen-to-helium ratio and the observed timeline — are stated honestly, and a testable criterion and falsification condition are formulated.
Keywords: origin of galaxies, first stars, black holes, accretion disk, nucleosynthesis, dark particles, self-replication, JWST, cosmological coupling.
ВведениеКак возникли первые звёзды, галактики и планеты — один из центральных вопросов космологии. В стандартной картине первые звёзды (население III) образовались примерно через несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва из коллапса первичного газа (водорода и гелия, синтезированных в первичном нуклеосинтезе) внутри гало тёмной материи, а галактики собирались иерархически, снизу вверх, из малых структур [Bromm, Larson, 2004]. В этой картине сверхмассивные чёрные дыры в центрах галактик — скорее следствие, чем причина: они вырастают уже внутри сформировавшихся галактик.
Однако наблюдения последних лет создали для этой картины серьёзное напряжение. Телескоп «Джеймс Уэбб» обнаружил неожиданно яркие и массивные галактики уже в первые сотни миллионов лет после Большого взрыва [Labbé et al., 2023], а также чёрные дыры, чрезмерно массивные относительно своих галактик. Это оживило давнюю идею о том, что
чёрные дыры могли образоваться раньше галактик и послужить их зародышами — линию, восходящую к концепции первичных чёрных дыр [Carr, Hawking, 1974].
Настоящая работа предлагает конкретный сценарий такого рода в рамках космологии саморепликации [Москвин, 2026a]. Его центральный тезис:
первой сформировалась чёрная дыра — из сгущения самореплицирующихся тёмных частиц, — а звёзды, планеты и в итоге галактика возникли уже в её аккреционном диске и вокруг неё. Порядок формирования оказывается обратным привычному: не «звёзды → галактика → чёрная дыра», а «чёрная дыра → звёзды → галактика».
1. Первая чёрная дыра из сгущения тёмных частицСогласно модели саморепликации [Москвин, 2026a], ранняя Вселенная заполнена средой фундаментальных частиц и самореплицирующихся тёмных частиц. Гипотеза предполагает следующий начальный шаг: в некоторой области концентрация самореплицирующихся тёмных частиц оказывается повышенной. За счёт гравитации — которая в данной программе трактуется как результат потребления частицами субстрата квантового поля — и растущего давления репликации этот сгусток уплотняется. При наличии углового момента сгусток приобретает вращение и осесимметричную форму, образуя первую
чёрную дыру без сингулярности — плотную среду самореплицирующихся тёмных частиц (в смысле ранее предложенной автором модели чёрных дыр). Внутренняя саморепликация обеспечивает дальнейший рост её массы, что согласуется с наблюдаемой космологической связью роста массы сверхмассивных чёрных дыр с расширением Вселенной [Farrah et al., 2023].
2. Аккреционный диск: от элементарных частиц к протонам и синтезуВращающаяся чёрная дыра стягивает окружающие элементарные частицы, формируя аккреционный диск. В диске вещество сжимается, разогревается и уплотняется, а частицы сталкиваются с возрастающими энергиями. Гипотеза предполагает, что в этих условиях происходит формирование протонов из более фундаментальных составляющих (кварков и глюонов) и последующий запуск протон-протонного термоядерного синтеза [Bethe, 1939] — той же цепочки реакций, что питает Солнце. Разогрев и всплески энергии в диске запускают дальнейший звёздный нуклеосинтез, в котором водород превращается в гелий, затем в углерод, кислород и более тяжёлые элементы вплоть до железного пика [Burbidge et al., 1957].
Здесь необходимо честно указать расхождение со стандартной моделью и вытекающее из него требование. В общепринятой картине протоны образовались в очень ранней горячей Вселенной (при кварк-адронном переходе), а первичное соотношение водорода и гелия (примерно 75% и 25% по массе) сложилось в ходе первичного нуклеосинтеза в первые минуты и прекрасно согласуется с наблюдениями [Cyburt et al.,2016]. Предлагаемый дисковый механизм образования протонов и лёгких элементов
обязан воспроизвести это наблюдаемое соотношение — в противном случае он несостоятелен. Настоящая работа обозначает механизм, но не выполняет соответствующего количественного расчёта; это ключевая задача дальнейшей проработки.
3. Звёзды, миграция, планеты и сборка первой галактикиСформировавшиеся в аккреционном диске звёзды, согласно сценарию, со временем покидают диск и мигрируют на другие орбиты — присутствие звёздных скоплений вблизи центральных чёрных дыр галактик наблюдается и обсуждается в астрофизике. Из вещества, выброшенного звёздами (газа и пыли), формируются планеты — этот этап соответствует общепринятому механизму планетообразования путём аккреции в протопланетных дисках [Pollack et al., 1996]. В результате вокруг первой чёрной дыры складывается система из звёзд и планет — первая галактика.
По современным данным, первые галактики сформировались примерно 13,4–13,5 миллиарда лет назад (Вселенной около 13,8 миллиарда лет). В дальнейшем число галактик росло, происходили их слияния, вспышки звездообразования и столкновения; в наблюдаемой части Вселенной сегодня насчитывается от сотен миллиардов до примерно двух триллионов галактик, а в одной только нашей Галактике (Млечный Путь) — порядка ста миллиардов звёзд. Предлагаемый сценарий описывает, как по принципу «чёрные дыры первыми» могла возникнуть самая первая из них.
4. Сопоставление с наблюдениями, критерий и фальсификацияСценарий обладает наблюдательной привлекательностью именно сейчас: обнаруженные «Джеймс Уэббом» чрезмерно массивные ранние галактики и чёрные дыры трудно объяснить в рамках медленной иерархической сборки [Labbé et al., 2023], тогда как механизм «чёрные дыры первыми» естественно допускает быстрое раннее формирование крупных структур вокруг рано возникших чёрных дыр.
Проверяемый критерий. Сценарий предсказывает, что во Вселенной чёрные дыры (их зародыши) должны
предшествовать сформированным галактикам, а не следовать за ними, и что масса чёрных дыр должна расти согласованно с космологическим расширением [Farrah et al., 2023]. Это проверяется наблюдениями самых ранних эпох: обнаружением массивных чёрных дыр раньше зрелых галактик и соотношением масс чёрных дыр и галактик на больших красных смещениях.
Условие фальсификации. Сценарий будет опровергнут, если будет надёжно установлено, что (а) первые галактики и звёзды формируются раньше и независимо от чёрных дыр, а чёрные дыры всегда вторичны; либо (б) предлагаемый дисковый механизм в принципе не способен воспроизвести первичное соотношение водорода и гелия [Cyburt et al., 2016] и наблюдаемую хронологию структурообразования.
ЗаключениеВ работе предложен сценарий «чёрные дыры первыми» для происхождения первых звёзд, планет и галактик в рамках космологии саморепликации. Согласно ему, сгущение самореплицирующихся тёмных частиц образует первую чёрную дыру без сингулярности; в её аккреционном диске из элементарных частиц формируются протоны и запускается термоядерный синтез, рождающий звёзды; мигрируя из диска и формируя планеты из своего вещества, звёзды складываются в первую галактику. Сценарий встроен в актуальный контекст: наблюдения «Джеймс Уэбба» [Labbé et al., 2023] и идея первичных чёрных дыр [Carr, Hawking, 1974] независимо поддерживают возможность раннего образования чёрных дыр как зародышей структур.
Границы сценария обозначены честно: он предлагает качественную последовательность, но обязан — и пока не выполняет — количественно воспроизвести первичное соотношение водорода и гелия [Cyburt et al., 2016] и наблюдаемую хронологию. Сформулированные проверяемый критерий (предшествование чёрных дыр галактикам и космологическая связь их массы) и условие фальсификации делают сценарий эмпирически различимым и связывают его с наблюдениями самых ранних эпох Вселенной.
Выводы- Предложен сценарий формирования структур «чёрные дыры первыми»: не «звёзды → галактика → чёрная дыра», а «чёрная дыра → звёзды → галактика».
- Первая чёрная дыра образуется из сгущения самореплицирующихся тёмных частиц (без сингулярности); ее рост связан с космологическим расширением.
- В аккреционном диске формируются протоны и запускается p-p синтез и нуклеосинтез, рождающие звёзды; из их вещества образуются планеты, складывая первую галактику..
- Сценарий согласуется с наблюдениями ранних массивных структур (JWST) и идеей первичных чёрных дыр, но обязан воспроизвести первичное соотношение H/He и хронологию; даны проверяемый критерий и условие фальсификации.
Цитируемая литератураМосквин, 2026a – Москвин С.Л. Теория саморепликации — новая модель космоса и альтернатива Большому взрыву. Zenodo, 2026. DOI: 10.5281/zenodo.21759022
Bethe, 1939 – Bethe H.A. Energy Production in Stars // Physical Review. 1939. Vol. 55, no. 5. P. 434–456. DOI: 10.1103/PhysRev.55.434
Bromm, Larson, 2004 – Bromm V., Larson R.B. The First Stars // Annual Review of Astronomy and Astrophysics. 2004. Vol. 42. P. 79–118. DOI: 10.1146/annurev.astro.42.053102.134034
Burbidge et al., 1957 – Burbidge E.M., Burbidge G.R., Fowler W.A., Hoyle F. Synthesis of the Elements in Stars // Reviews of Modern Physics. 1957. Vol. 29, no. 4. P. 547–650. DOI: 10.1103/RevModPhys.29.547
Carr, Hawking, 1974 – Carr B.J., Hawking S.W. Black Holes in the Early Universe // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 1974. Vol. 168, no. 2. P. 399–415. DOI: 10.1093/mnras/168.2.399
Cyburt et al., 2016 – Cyburt R.H., Fields B.D., Olive K.A., Yeh T.-H. Big Bang Nucleosynthesis: Present Status // Reviews of Modern Physics. 2016. Vol. 88, no. 1. Art. 015004. DOI: 10.1103/RevModPhys.88.015004
Farrah et al., 2023 – Farrah D., Croker K.S., Zevin M. et al. Observational Evidence for Cosmologically Coupled Black Holes // The Astrophysical Journal Letters. 2023. Vol. 944, no. 2. Art. L31. DOI: 10.3847/2041-8213/acb704
Labbé et al., 2023 – Labbé I., van Dokkum P., Nelson E. et al. A Population of Red Candidate Massive Galaxies ~600 Myr after the Big Bang // Nature. 2023. Vol. 616. P. 266–269. DOI: 10.1038/s41586-023-05786-2
Pollack et al., 1996 – Pollack J.B., Hubickyj O., Bodenheimer P. et al. Formation of the Giant Planets by Concurrent Accretion of Solids and Gas // Icarus. 1996. Vol. 124, no. 1. P. 62–85. DOI: 10.1006/icar.1996.0190
ReferencesBethe H.A. (1939) Energy Production in Stars.
Physical Review, 55(5), pp. 434–456.
Bromm V., Larson R.B. (2004) The First Stars.
Annual Review of Astronomy and Astrophysics, 42, pp. 79–118.
Burbidge E.M., Burbidge G.R., Fowler W.A., Hoyle F. (1957) Synthesis of the Elements in Stars.
Reviews of Modern Physics, 29(4), pp. 547–650.
Carr B.J., Hawking S.W. (1974) Black Holes in the Early Universe.
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 168(2), pp. 399–415.
Cyburt R.H., Fields B.D., Olive K.A., Yeh T.-H. (2016) Big Bang Nucleosynthesis: Present Status.
Reviews of Modern Physics, 88(1), art. 015004.
Farrah D., Croker K.S., Zevin M. et al. (2023) Observational Evidence for Cosmologically Coupled Black Holes.
The Astrophysical Journal Letters, 944(2), art. L31.
Labbé I., van Dokkum P., Nelson E. et al. (2023) A Population of Red Candidate Massive Galaxies ~600 Myr after the Big Bang.
Nature, 616, pp. 266–269.
Moskvin S.L. (2026) The Theory of Self-Replication is a New Model of the Cosmos and an Alternative to the Big Bang.
Zenodo. DOI: 10.5281/zenodo.21759022.Pollack J.B., Hubickyj O., Bodenheimer P. et al. (1996) Formation of the Giant Planets by Concurrent Accretion of Solids and Gas.
Icarus, 124(1), pp. 62–85.