Körülbelül 13 milliárd évvel ezelőtt, amikor az univerzumunk még csak egy scrappy startup volt, a kozmosz kreatív csíkot csapott le, és balra, jobbra és középpontjára szupermasszív fekete lyukakat csapott ki.
A csillagászok még mindig bepillanthatnak a korai világegyetem ereklyéire, amikor kvazárokat, hihetetlenül nagy, kiemelkedően fényes tárgyakat néznek, amelyekről azt gondolják, hogy a régi fekete lyukak milliárdszor hatalmasabbak, mint a Föld napja. Ezen ősi tárgyak létezése azonban problémát jelent. Úgy tűnik, hogy sok kvazár a világegyetem első 800 millió évéből származik, jóval azelőtt, hogy bármely csillag olyan nagyra vagy öregre növekedhetne, hogy saját tömegük alatt összeomoljon, szupernóvában felrobbanjon és fekete lyukat képezzen.
Szóval, honnan származnak ezek a régi lyukak a téridő szövetében? Egy népszerű elmélet szerint talán csak egy csomó gáz szükséges.
Az Astrophysical Journal Letters-ben június 28-án közzétett új tanulmányban a kutatók számítógépes modellt vezettek be annak bemutatására, hogy a nagyon korai világegyetem bizonyos szupermasszív fekete lyukainak kialakulása az lehet, hogy egy óriási mennyiségű gázt összegyűjtött egy gravitációs szempontból kötött felhőbe. A kutatók azt találták, hogy néhány száz millió év alatt egy elég nagy ilyen felhő összeeshet a saját tömege alatt, és létrehozhat egy kis fekete lyukat - nincs szükség supernovára.
Ezeket az elméleti tárgyakat közvetlen összeomlású fekete lyukaknak (DCBH-k) nevezzük. A fekete lyuk szakértője, Shantanu Basu, az új tanulmány vezető szerzője és az londoni nyugati egyetemi asztrofizikus az Ontarioban a DCBH-k egyik meghatározó jellemzője, hogy nagyon rövid időn belül nagyon rövid időn belül kialakulniuk kell a korai világegyetem.
"A fekete lyukak csak körülbelül 150 millió év alatt képződnek, és ebben az időben gyorsan növekednek" - mondta Basu a Live Science e-mailben. "Azok, amelyek a 150 millió éves időtartam elején állnak, tömegüket tízezerrel növelik."
Hogyan válhat egy gázfelhő fekete lyukká? Egy 2017. évi tanulmány szerint egy ilyen átalakuláshoz két nagyon különböző személyiséggel rendelkező galaxisra van szükség: az egyik egy kozmikus túlteljesítő, amely rengeteg bébi csillagot képez, a másik pedig alacsony kulcs halom csillag nélküli gázt.
Amint új csillagok alakulnak ki a forgalmas galaxisban, folyamatos forró sugárzás áramlik ki, amely átmossa a szomszédos galaxist, megakadályozva az ott levő gázt, hogy saját csillagokká alakuljon. Néhány száz millió éven belül ez a csillag nélküli gázfelhő annyit tud felhalmozni, hogy egyszerűen saját súlya alatt összeomlik, és egy fekete lyukat képez, és soha nem hoz létre csillagot - találta Basu.
Hamarosan ez a "mag" fekete lyuk elérheti a szupermasszív státuszt, ha az anyagot a közeli ködökből gyorsan felszívja - valószínűleg születik a ma látható gargantuan kvazárok.
Basu szerint ez a kozmikus koreográfia csak egy rövid időtartamra lehetséges, az univerzum életének első 800 millió éve alatt, még mielőtt az űr túl zsúfolódott volna csillagokkal és más fekete lyukakkal ahhoz, hogy a folyamat megtörténjen. A nagy robbanás után 1 milliárd éven belül már olyan sok háttér-sugárzás létezett az univerzumban, hogy egy szupermasszív fekete lyuk küzdne ahhoz, hogy elegendő gázt találjon, hogy felszívja és folytathassa exponenciális növekedését.
"Feltételezzük, hogy ebben a 150 millió éves időszakban nem kerül sor új fekete lyukak előállítására" - mondta Basu. "Ez magyarázza, hogy miért hirtelen csökken a fekete lyukak száma egy bizonyos tömeg és fényerő felett az univerzumban."
Miközben a DCBH-k egyelőre elméletiek maradnak, egyes csillagászok úgy gondolják, hogy a Hubble Űrtávcső valóban elkaphatott egy ilyen tárgyat képező 2017-ben. Az adott évről szóló tanulmány szerzői szerint egy óriási csillag egyszerűen eltűnt a Hubble kamerája előtt. szem, eltűnik egy szupernóva visszajelző vakuja nélkül. A legjobb magyarázat, amit a kutatók írtak, az, hogy a hatalmas csillag egyszerűen egy fekete lyukba zuhant, bármilyen pompás vagy tűzijáték nélkül.
A többéves felmérés során, amely azt a 2017. évi tanulmányt fejezte be, hat másik közeli csillag robbant fel tűzben és dühben, ami arra utal, hogy nagyjából 1/7 (14%) nagy csillag találkozik a végével azáltal, hogy egyszerűen eltűnik az ürességben.
