Περίπου 13 δισεκατομμύρια χρόνια πριν, όταν το σύμπαν μας εξακολουθούσε να είναι απλώς ένα ανούσιο ξεκίνημα, ο Κόσμος χτύπησε μια δημιουργική ράβδωση και έριξε τις υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες αριστερά, δεξιά και στο κέντρο.
Οι αστρονόμοι μπορούν ακόμα να γλιστρήσουν σε αυτά τα λείψανα του πρώιμου σύμπαντος όταν κοιτάζουν τα κβάζαρ, απίστευτα μεγάλα, εξαιρετικά φωτεινά αντικείμενα που πιστεύεται ότι τροφοδοτούνται από παλιές μαύρες τρύπες δισεκατομμύρια φορές πιο μαζικές από τον ήλιο της Γης. Ωστόσο, η ίδια η ύπαρξη αυτών των αρχαίων αντικειμένων δημιουργεί πρόβλημα. Πολλά κβάζαρ φαίνεται να προέρχονται από τα πρώτα 800 εκατομμύρια χρόνια του σύμπαντος, πολύ πριν τα αστέρια να φτάσουν αρκετά μεγάλα ή αρκετά μεγάλα ώστε να καταρρεύσουν κάτω από τη δική τους μάζα, να εκραγούν σε μια σουπερνόβα και να σχηματίσουν μια μαύρη τρύπα.
Έτσι, πού προέρχονται αυτές οι παλιές τρύπες στον ιστό του χωροχρόνου; Σύμφωνα με μια λαϊκή θεωρία, ίσως το μόνο που χρειάζεται είναι ένα πλήρες αέριο.
Σε μια νέα μελέτη, η οποία δημοσιεύθηκε στις 28 Ιουνίου στο The Astrophysical Journal Letters, οι ερευνητές έτρεξαν ένα μοντέλο υπολογιστών για να δείξουν ότι ορισμένες υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες στο πολύ πρώιμο σύμπαν θα μπορούσαν να έχουν σχηματιστεί απλά συσσωρεύοντας μια γιγαντιαία ποσότητα αερίου σε ένα βαρυτικά δεσμευμένο σύννεφο. Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι, σε μερικές εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια, ένα αρκετά μεγάλο τέτοιο σύννεφο θα μπορούσε να καταρρεύσει κάτω από τη δική του μάζα και να δημιουργήσει μια μικρή μαύρη τρύπα - δεν απαιτείται υπερκαινοφανή.
Αυτά τα θεωρητικά αντικείμενα είναι γνωστά ως μαύρες τρύπες με άμεση κατάρρευση (DCBHs). Σύμφωνα με τον εμπειρογνώμονα της μαύρης τρύπας Shantanu Basu, κύριο συγγραφέα της νέας μελέτης και ένας αστροφυσικός στο Δυτικό Πανεπιστήμιο του Λονδίνου του Οντάριο, ένα από τα χαρακτηριστικά γνωρίσματα των DCBHs είναι ότι πρέπει να έχουν σχηματιστεί πολύ, πολύ γρήγορα σε πολύ σύντομο χρονικό διάστημα. πρώιμο σύμπαν.
"Οι μαύρες τρύπες σχηματίζονται για μια περίοδο μόλις 150 εκατομμυρίων ετών περίπου και αναπτύσσονται γρήγορα κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου", δήλωσε ο Μπάσου στο Live Science σε ένα ηλεκτρονικό ταχυδρομείο. "Αυτά που σχηματίζονται στην αρχή του χρονικού παραθύρου των 150 εκατομμυρίων ετών μπορούν να αυξήσουν τη μάζα τους κατά 10 χιλιάδες."
Πώς ένα νέφος αερίου γίνεται μαύρη τρύπα; Σύμφωνα με μια μελέτη του 2017, ένας τέτοιος μετασχηματισμός απαιτεί δύο γαλαξίες με πολύ διαφορετικές προσωπικότητες: ένα από αυτά είναι ένα κοσμικό overachiever που σχηματίζει πολλά αστέρια του μωρού και το άλλο ένα σωρό από αστεία αέρια χαμηλού κλειδιού.
Καθώς τα νέα αστέρια σχηματίζονται στον πολυάσχολο γαλαξία, εκπέμπουν ένα σταθερό ρεύμα ζεστής ακτινοβολίας που πλένει πάνω από τον γειτονικό γαλαξία, εμποδίζοντας το αέριο από το να συσσωρεύεται στα δικά του αστέρια. Μέσα σε μερικές εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια, αυτό το αστέρι του φυσικού αερίου θα μπορούσε να συσσωρεύσει τόση ύλη που απλώς καταρρέει κάτω από το βάρος του, σχηματίζοντας μια μαύρη τρύπα χωρίς ποτέ να παράγει ένα αστέρι, ο Basu βρήκε.
Σύντομα, αυτή η μαύρη τρύπα "σπόρων" θα μπορούσε να φτάσει στην υπερβολική κατάσταση με το γρήγορο χτύπημα της ύλης από τα κοντινά νεφελώματα - πιθανόν να γεννήσει τα γοργόνα κουάζάρια που βλέπουμε σήμερα.
Σύμφωνα με τον Μπάσου, αυτή η πράξη κοσμικής χορογραφίας μπορεί να ήταν εφικτή μόνο για ένα σύντομο χρονικό παράθυρο, μέσα στα πρώτα 800 εκατομμύρια χρόνια της ζωής του σύμπαντος, πριν ο χώρος γίνει υπερβολικά γεμάτος αστέρια και άλλες μαύρες τρύπες για να συμβεί η διαδικασία. Μέσα σε ένα δισεκατομμύριο χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, μπορεί να υπήρχε ήδη τόσο μεγάλη ακτινοβολία υποβάθρου στο σύμπαν ότι μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα θα δυσκολευόταν να βρει αρκετό αέριο για να απορροφήσει και να συνεχίσει την εκθετική της ανάπτυξη.
"Δεν υποθέτουμε νέα παραγωγή μαύρων οπών μετά από αυτήν την περίοδο των 150 εκατομμυρίων ετών", δήλωσε ο Μπάσου. "Αυτό εξηγεί γιατί υπάρχει μια απότομη πτώση στον αριθμό των μαύρων οπών πάνω από μια ορισμένη μάζα και φωτεινότητα στο σύμπαν".
Ενώ οι DCBHs παραμένουν θεωρητικοί για τώρα, ορισμένοι αστρονόμοι πιστεύουν ότι το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble μπορεί να έχει πιάσει πραγματικά ένα τέτοιο αντικείμενο το 2017. Σύμφωνα με τους συντάκτες μιας μελέτης από εκείνο το έτος σχετικά με το θέμα, ένα γιγαντιαίο αστέρι απλώς εξαφανίστηκε πριν από τη φωτογραφική μηχανή του Hubble μάτι, εξαφανίζοντας χωρίς την αποκαλυπτική φλας υπερκαινοφανείας. Η καλύτερη εξήγηση, οι ερευνητές έγραψαν, είναι ότι το τεράστιο αστέρι απλώς κατέρρευσε σε μια μαύρη τρύπα χωρίς καμία ορμή ή πυροτεχνήματα.
Κατά τη διάρκεια της πολυετούς έρευνας που κορυφώθηκε με τη μελέτη του 2017, έξι άλλα κοντινά αστέρια εξερράγησαν σε πυρκαγιά και μανία, γεγονός που υποδηλώνει ότι περίπου 1 στα 7 (14%) μεγάλα αστέρια συναντούν τα άκρα τους απλώς εξαφανίζοντας το κενό.
