A csillagászok most úgy vélik, hogy az univerzum szinte minden galaxisának közepén egy szupermasszív fekete lyuk található. A csillagtömegű fekete lyukaktól eltérően a szupermasszív verziók eltérően alakultak, a gázfelhőtől közvetlenül a fekete lyukig haladva - a csillag színpadát teljesen átugorva.
Felfedezéseik óta a csillagászok még mindig nem igazán tudják, milyen supermaszív fekete lyukak mentek keresztül. De ott vannak a legtöbb galaxisban. Valójában a kvazáris megfigyelések azt mutatják, hogy szupermasszív fekete lyukak voltak a korai világegyetemben. A kvazárok az univerzum legfényesebb tárgyai, amelyek az izotópoktól aktív anyagot fogyasztó szupermasszív fekete lyukak által kibocsátott sugárzástól származnak.
Az egyik lehetőség, hogy ezeknek a szörnyeknek szerény kezdetek voltak, hatalmas csillagként kezdték el, szupernóvá váltak, majd fekete lyukká váltak. Ez egy folyamat, amelyet az csillagászok megértenek. Ennek az elméletnek az a problémája, hogy ezeknek a korai szupermasszív fekete lyukaknak a kezdetektől fogva folyamatosan növekedniük kellett, a fizika által megjósolt maximális sebességgel. És ahogy ma látjuk, a galaxisok aktív és nyugalmi szakaszokon mennek keresztül attól függően, hogy mikor használják fekete lyukuk anyagot.
De egy másik lehetőség az, hogy ezek a fekete lyukak közvetlenül képződtek, annyit húzva össze az anyagot, hogy teljesen megkerülik a csillagszintet.
Dr. Mitchell C. Begelman, a Boulder, a Colorado Egyetem Asztrofizikai és Bolygótudományi Tanszékének professzora nemrégiben publikált A szupermasszív fekete lyukak közvetlen összeomlással alakultak ki? Ez a cikk vázolja ezt a alternatív elméletet a fekete lyuk kialakulásáról a korai világegyetemben.
A Nagyrobbanás után az Univerzum eléggé lehűlt ahhoz, hogy az első csillagok az eredeti hidrogénből és héliumból képződjenek. Ez tiszta anyag volt, amelyet a csillagok korábbi generációi nem szennyezettek el. A csillagászok kiszámították, hogy ezeknek az első csillagoknak, úgynevezett III népességnek, maximális sebessége lenne, ha össze tudnák gyűjteni az anyagokat csillag kialakításához.
De mi lenne, ha sokkal több gáz lenne a környéken? Túl a határokon, amelyek csillagot képezhetnek.
Egy normál csillaggal az anyag viszonylag lassan jön be, így egy központi tömeg alakul ki. Elegendő tömeg mellett a csillag meggyullad, és ez olyan külső nyomást hoz létre, amely megakadályozza a további anyagok túl szoros összehúzódását.
Dr. Begelman azonban kiszámította, hogy ha a beáramlás mértéke meghaladja a napsúly tömegének néhány tizedét évente, akkor a csillagmag annyira szorosan kötődik, hogy a nukleáris fúzió energiakibocsátása nem lenne elegendő ahhoz, hogy megakadályozzák a mag folytatását szerződés. Soha nem lenne csillag, csak a hidrogén felhőjéből menne egy szorosan kötött középső tömegbe. És aztán egy fekete lyuk.
A kérdés az, hogy lehetséges-e olyan anyag összegyűjteni ilyen gyorsan? Lehet, ha valami nyomja rá, mint például a sötét anyag. Dr. Begelman szerint számos olyan helyzet fordulhat elő, amikor egy külső erő, például egy sötét anyag hatalmából származó gravitáció, amely képes arra, hogy a gázt egy központi területre kényszerítse. Valójában az anyagot úgy számították, hogy ez gyorsan bejut egy fekete lyukba, mert ehhez szükséges a kvazárok energiája. De a kérdés az, hogy működni fog, ha a fekete lyuk nincs ott, vagy valóban kicsi.
Amint van néhány felhalmozódott gáz napenergia-tömege, a mag zsugorodni kezd növekvő tömegének húzása alatt. A tárgy egy rövid atommag-fúziós időszakon megy keresztül, amikor eléri a 100 napelemet, de olyan gyorsan megy át ezen a fázison, hogy nem kap esélyt az újbóli terjeszkedésre.
A tárgy végül több ezer napelemet ér el, hőmérséklete több száz millió fokra emelkedett. Ezen a ponton a gravitáció végül átveszi, összeomlik a mag, és a tárgyat 10-20 napenergia tömegű fekete lyukká alakítja, amely elkezdi a körülötte lévő összes tömeg elfogyasztását.
Ettől a ponttól kezdve a fekete lyuk további anyagokat képes hatékonyan bevonni, a fizika által előre jelzett maximális szinteken növekedve, végül a Nap tömegének milliószorosainak összegyűjtésével. Ha túl sok anyag esik be, a csecsemő szupermasszív fekete lyuk úgy működhet, mint egy mini-kvazár - Dr. Begelman ezt „kvazisztárnak” nevezte - sugárzással lángolva, mivel a bennük lévő anyag visszatért a fekete lyuk környezetébe.
És ott van a jó hír: ezeket a kvazisztárokat nagyteljesítményű távcsövekkel lehet észlelni. Azonban nagyon rövid élettartamúak lennének, csak 100 000 évig tartanak. Lehetséges, hogy a közelgő James Webb Űrtávcső segítségével csak kis mértékben észlelhetők.
Eredeti forrás: Arxiv papír
