Astronomit uskovat nyt, että melkein jokaisessa maailmankaikkeuden galaksissa on supermassiivinen musta aukko. Toisin kuin tähtimassan mustia reikiä, supermassiiviset versiot ovat saattaneet muodostua eri tavalla, siirtyen kaasupilvestä suoraan mustaan reikään - ohittaen tähtivaiheen kokonaan.
Löytöstään lähtien tähtitieteilijät eivät vieläkään oikein tiedä kuinka supermassiivisia mustia reikiä meni. Mutta siellä niitä on, useimpien galaksien sisällä. Itse asiassa kvasaarihavainnot osoittavat, että supermassiivisia mustia reikiä oli läsnä varhaisessa maailmankaikkeudessa. Kvasaarit ovat eräitä maailmankaikkeuden kirkkaimmista esineistä, jotka palaa säteilystä, jonka säteilevät aktiivisesti materiaalia kuluttavat supermassiiviset mustat aukot.
Yksi mahdollisuus on, että näillä hirviöillä oli nöyrä alku, jotka alkavat massiivisena tähtinä, menivät supernovaksi ja muuttuivat sitten mustana aukkona. Se on prosessi, jonka tähtitieteilijät ymmärtävät melko hyvin. Tämän teorian ongelmana on, että näiden varhaisten supermassiivisten mustien reikien on täytynyt kasvaa jatkuvasti alusta alkaen, fysiikan ennakoimalla enimmäisnopeudella. Ja kuten tänään näemme, galaksit käyvät läpi aktiiviset ja lepotilassa olevat vaiheet sen mukaan, milloin niiden musta reikä kuluttaa materiaalia.
Mutta toinen mahdollisuus on, että nämä mustat aukot muodostuivat suoraan vetäen yhteen niin paljon materiaalia, että ne ohittivat tähtiasteen kokonaan.
Boulderin Coloradon yliopiston astrofysiikan ja planeettatieteiden laitoksen professori Dr. Mitchell C. Begelman julkaisi äskettäin tutkielman nimeltä Onko muodostunut supermassiivisia mustia reikiä suoran romahtamisen myötä? Tämä paperi hahmottelee tätä vaihtoehtoista teoriaa mustien reikien muodostumisesta varhaisessa maailmankaikkeudessa.
Ison räjähdyksen jälkeen maailmankaikkeus jäähtyi tarpeeksi, jotta ensimmäiset tähdet muodostuivat alkuperäisestä vedystä ja heliumista. Tämä oli puhdasta materiaalia, aikaisempien tähtien sukupolvien pilata. Tähtitieteilijät ovat laskeneet, että nämä ensimmäiset tähdet, nimeltään Population III, saisivat enimmäisnopeuden, että he voisivat kerätä materiaalia yhdessä tähden muodostamiseksi.
Mutta entä jos kaasua oli paljon enemmän? Yli rajojen yli, jotka voisivat muodostaa tähden.
Tavallisella tähdellä materiaali tulee suhteellisen hitaasti, jolloin muodostuu keskeinen massa. Riittävällä massalla tähti syttyy, ja tämä luo paineen, joka estää lisämateriaalia tiivistymästä liian tiukasti.
Mutta tohtori Begelman on laskenut, että jos sisääntulonopeus ylittää vain muutaman kymmenesosan auringon massasta vuodessa, tähtien ydin olisi niin tiukasti sidottu, että ydinfuusion energiavapautus ei riittäisi estämään ytimen jatkumasta sopimus. Sinulla ei koskaan olisi tähtiä, siirryt vain vetypilvestä tiukasti sidottuun keskiosaan. Ja sitten musta aukko.
Kysymys on, olisiko mahdollista saada aineisto yhteen niin nopeasti? Se voi, jos jokin työntää sitä… kuten tumma aine. Dr. Begelmanin mukaan voi olla useita tilanteita, joissa ulkoinen voima, kuten painovoima suuresta tumman aineen halogeenista, voi toimia pakottamaan kaasun keskialueelle. Itse asiassa on laskettu, että materiaali putoaa mustaseen reikään nopeasti, koska se on nopeus, joka tarvitaan kvasaarien tehoon. Mutta kysymys on, toimiiko tämä, jos mustaa reikää ei ole tai onko se todella pieni.
Kun kertynyttä kaasua on muutamia aurinkomassoja, ydin alkaa kutistua kasvavan massansa vetäessä. Kohde käy läpi lyhyen ydinfuusiojakson, kun se saavuttaa 100 aurinkoista massaa, mutta se kulkee tämän vaiheen läpi niin nopeasti, että sillä ei ole mahdollisuutta laajentua uudelleen.
Lopulta esine saavuttaa useita tuhansia aurinkomassoja, ja sen lämpötila on noussut useisiin satoihin miljoonaan asteeseen. Tässä vaiheessa painovoima lopulta valtaa, romahtaa ytimen ja muuttaa esineen 10 - 20 aurinkomassan mustana reikäksi, joka alkaa sitten kuluttaa koko sitä ympäröivää massaa.
Tästä hetkestä lähtien musta aukko pystyy vetämään materiaalia tehokkaammin sisään kasvaakseen fysiikan ennustamille enimmäistasoille ja keräämään lopulta miljoonia kertoja Auringon massan. Jos sisään laskee liian paljon materiaalia, vauvan supermassiivinen musta reikä voi toimia kuin mini-kvaasari - tohtori Begelman on nimittänyt tämän "kvaasistariksi" - säteileväksi, kun putoava aine varmuuskopioi mustan aukon ympäristössä.
Ja siellä on hyviä uutisia: nämä kvasistit saattavat olla havaittavissa voimakkaiden kaukoputkien avulla. Heillä olisi kuitenkin hyvin lyhyt elinaika, vain kymmenen vuotta sitten. Tuleva James Webbin avaruusteleskooppi voi ne olla helposti havaittavissa.
Alkuperäinen lähde: Arxiv-paperi
