Asi pred 13 miliardami rokov, keď bol náš vesmír ešte len roztržitým spustením, kozmos zasiahol tvorivú scénu a vytlačil supermasívne čierne diery vľavo, vpravo a v strede.
Astronómovia sa stále môžu pozerať na tieto pozostatky raného vesmíru, keď sa pozerajú na kvasary, neuveriteľne veľké a mimoriadne jasné objekty, o ktorých sa predpokladá, že sú poháňané starými čiernymi dierami, ktoré sú miliardy krát mohutnejšie ako Zemské slnko. Samotná existencia týchto starých objektov však predstavuje problém. Zdá sa, že mnoho kvázarov pochádza z prvých 800 miliónov rokov vesmíru, dlho predtým, ako by akékoľvek hviezdy mohli vyrásť dosť veľké alebo staré, aby sa zhroutili pod svojou vlastnou hmotou, explodovali v supernove a vytvorili čiernu dieru.
Takže odkiaľ pochádzajú tieto staré diery v štruktúre časopriestoru? Podľa jednej populárnej teórie možno všetko, čo potrebujete, je veľa plynu.
V novej štúdii uverejnenej 28. júna v The Astrophysical Journal Letters vedci spustili počítačový model, ktorý ukázal, že určité superhmotné čierne diery vo veľmi ranom vesmíre by sa mohli vytvoriť jednoduchým hromadením gargantuánskeho množstva plynu do jedného gravitačne viazaného mraku. Vedci zistili, že za niekoľko stoviek miliónov rokov by sa taký veľký oblak mohol zrútiť pod vlastnou hmotou a vytvoriť malú čiernu dieru - nie je potrebná žiadna supernova.
Tieto teoretické objekty sa označujú ako čierne diery s priamym kolapsom (DCBH). Podľa experta na čiernu dieru Shantanu Basu, hlavného autora novej štúdie a astrofyzika na Západnej univerzite v Londýne v Ontáriu, je jednou z definujúcich čŕt DCBH to, že sa museli vytvoriť veľmi, veľmi rýchlo vo veľmi krátkom časovom období v skorý vesmír.
„Čierne diery sa tvoria v priebehu iba asi 150 miliónov rokov a počas tejto doby rýchlo rastú,“ povedal Basu v e-maile spoločnosti Live Science. „Tí, ktorí sa tvoria v prvej časti časového obdobia 150 miliónov rokov, môžu zvýšiť svoju hmotnosť o 10 000.“
Ako sa oblak plynu stáva čiernou dierou? Podľa štúdie z roku 2017 si takáto transformácia vyžaduje dve galaxie s veľmi odlišnými osobnosťami: jedna z nich je kozmický overachiever, ktorý vytvára veľa detských hviezd, a druhá nízka kľúčová hromada plynu bez hviezd.
Keď sa v rušnej galaxii vytvárajú nové hviezdy, vystrelili konštantný prúd horúceho žiarenia, ktoré sa premýva nad susednou galaxiou, čím zabraňujú zhlukovaniu plynu do samotných hviezd. Počas niekoľkých stoviek miliónov rokov mohol tento oblak plynu bezhviezdneho zhluknúť toľko hmoty, že sa jednoducho zrútil pod vlastnou hmotnosťou a vytvoril čiernu dieru bez toho, aby vytvoril hviezdu.
Čoskoro by táto „zárodočná“ čierna diera mohla pokračovať v dosiahnutí veľkého stavu tým, že by rýchlo pohltila hmotu z blízkych hmlovín - možno porodí gargantuánske kvasary, ktoré dnes vidíme.
Podľa Basu bol tento akt kozmickej choreografie možný iba na krátke časové obdobie, v priebehu prvých 800 miliónov rokov života vesmíru, predtým, ako sa vesmír príliš preplnil hviezdami a inými čiernymi dierami, aby sa tento proces mohol vyskytnúť. Do 1 miliardy rokov po Veľkom tresku už mohlo byť vo vesmíre toľko žiarenia v pozadí, že supermasívna čierna diera by sa snažila nájsť dostatok plynu na nasávanie a pokračovanie v exponenciálnom raste.
„Neočakávame žiadnu novú výrobu čiernych dier po tomto období 150 miliónov rokov,“ povedal Basu. „Toto vysvetľuje, prečo dochádza k prudkému poklesu počtu čiernych dier nad určitou hmotnosťou a jasnosťou vo vesmíre.“
Zatiaľ čo DCBH zostávajú zatiaľ teoretické, niektorí astronómovia si myslia, že Hubbleov vesmírny teleskop mohol zachytiť takýto objekt v roku 2017. Podľa autorov štúdie z tohto roku o tejto téme obrovská hviezda jednoducho zmizla pred Hubbleovou kamerou. oko, mizne bez toho, aby sa ozvalo prezradenie supernovy. Vedci napísali najlepšie vysvetlenie, že obrovská hviezda sa jednoducho zrútila do čiernej diery bez okázalosti alebo ohňostroja.
Počas viacročného prieskumu, ktorý vyvrcholil v štúdii v roku 2017, šesť ďalších hviezd v okolí explodovalo pri požiari a zúrivosti, čo naznačuje, že zhruba 1 zo 7 (14%) veľkých hviezd sa blíži ku koncom jednoducho zmiznutím do prázdna.
