Noin 13 miljardia vuotta sitten, kun maailmankaikkeuksemme oli vielä vain scrappy-käynnistys, kosmo osui luovaan putkeen ja raputti supermassiiviset mustat aukot vasemmalle, oikealle ja keskelle.
Tähtitieteilijät voivat silti kurkistaa näihin varhaisen maailmankaikkeuden jäänteisiin, kun he katsovat kvasareja, uskomattoman suuria, uskomattoman kirkkaita esineitä, joiden ajatellaan saavan voiman vanhoista mustista reikistä, miljardeja kertoja massiivisempaa kuin Maan aurinko. Näiden muinaisten esineiden olemassaolo aiheuttaa kuitenkin ongelman. Monet kvaasarit näyttävät olevan peräisin maailmankaikkeuden ensimmäisistä 800 miljoonasta vuodesta kauan ennen kuin kaikki tähdet voisivat kasvaa tarpeeksi isoiksi tai vanhoiksi romahtamaan oman massansa alla, räjähtää supernoovassa ja muodostaa mustan aukon.
Joten mistä nämä vanhat aukot avaruus-ajan kankaassa tulevat? Yhden suositun teorian mukaan kenties kaikki on paljon kaasua.
Uudessa tutkimuksessa, joka julkaistiin 28. kesäkuuta Astrophysical Journal Letters -lehdessä, tutkijat suorittivat tietokonemallin osoittaakseen, että tietyt supermassiiviset mustat aukot hyvin varhaisessa universumissa olisivat voineet muodostua yksinkertaisesti keräämällä gargantuan määrän kaasua yhteen painovoimaisesti sitoutuneeseen pilveen. Tutkijat havaitsivat, että muutaman sadan miljoonan vuoden aikana riittävän suuri sellainen pilvi voi romahtaa oman massansa alle ja luoda pienen mustan aukon - supernoovaa ei tarvita.
Nämä teoreettiset kohteet tunnetaan suorana romahtavan mustana reikänä (DCBH). Uuden tutkimuksen pääkirjailija ja astrofysiikan tutkija Lontoossa Lontoossa, Ontariossa, mustan aukon asiantuntijan Shantanu Basun mukaan yksi DCBH: n tunnusomaisista piirteistä on, että niiden on oltava muodostuneita erittäin, hyvin nopeasti hyvin lyhyessä ajassa varhainen maailmankaikkeus.
"Mustat aukot muodostuvat vain noin 150 miljoonan vuoden ajan ja kasvavat nopeasti tänä aikana", Basu kertoi Live Science: lle sähköpostissa. "Ne, jotka muodostuvat 150 miljoonan vuoden aikaikkunan alkuosasta, voivat kasvattaa massaaan kerralla 10 tuhatta."
Kuinka kaasupilvestä tulee musta aukko? Vuoden 2017 tutkimuksen mukaan tällainen muutos vaatii kahta galaksia, joilla on hyvin erilaiset persoonallisuudet: yksi niistä on kosminen yliarvioija, joka muodostaa paljon vauvatähtejä, ja toinen matala-avainen kasa tähdetöntä kaasua.
Kun uudet tähdet muodostuvat kiireisessä galaksissa, ne räjäyttävät jatkuvan kuumasäteilyvirran, joka pesee naapurina olevan galaksin yli, estäen siellä olevaa kaasua koalittymästä omaksi tähdeksi. Muutaman sadan miljoonan vuoden sisällä tuo tähtivapaa kaasupilvi voi kerätä niin paljon ainetta, että se yksinkertaisesti romahtaa oman painonsa alla muodostaen mustan aukon tuottamatta koskaan tähtiä, Basu löysi.
Pian tämä "siemen" musta reikä voisi saavuttaa supermassiivisen tilan nojaamalla ainetta nopeasti läheisiltä sumuilta - mahdollisesti synnyttäen nykypäivän näkemät gargantuanikvasaarit.
Basun mukaan tämä kosmisen koreografian teko on saattanut olla mahdollista vain lyhyen ajanjakson aikana maailmankaikkeuden ensimmäisten 800 miljoonan vuoden aikana, ennen kuin avaruus oli liian täynnä tähtiä ja muita mustia aukkoja prosessin tapahtumiseksi. Miljardin vuoden kuluessa isosta räjähdyksestä maailmankaikkeudessa voi olla jo ollut niin paljon tausta säteilyä, että supermassiivinen musta reikä kamppailee löytääkseen tarpeeksi kaasua imemään ja jatkamaan eksponentiaalista kasvuaan.
"Emme oleta mitään uutta mustien reikien tuotantoa tämän 150 miljoonan vuoden jakson jälkeen", Basu sanoi. "Tämä selittää miksi mustien reikien lukumäärä laskee jyrkästi tietyn massan ja valoisuuden kohdalla universumissa."
Vaikka DCBH: t ovat toistaiseksi teoreettisia, jotkut tähtitieteilijät ajattelevat, että Hubble-avaruusteleskooppi on todella saanut sellaisen esineen muodostumisen, vuonna 2017. Tätä vuotta koskevan tutkimuksen kirjoittajien mukaan jättiläinen tähti yksinkertaisesti katosi ennen Hubblen kameraa silmä, katoaa ilman supernoovan ilmaisinta. Paras selitys, tutkijat kirjoittivat, on, että massiivinen tähti romahti yksinkertaisesti mustaan reikään ilman pomppia tai ilotulitusta.
Tuon vuoden 2017 tutkimuksen huipentuessa monivuotisessa tutkimuksessa kuusi muuta lähellä olevaa tähteä räjähti tulessa ja raivostumassa, mikä viittaa siihen, että suunnilleen joka seitsemäs (14%) iso tähti kohtaa päänsä yksinkertaisesti katoamalla tyhjyyteen.
